作者:六千

 

半导体产业带来的环境问题似乎被有意的淡化了。

 

大众对半导体行业的关注,往往聚焦在设备、软件工具、原材料等等这些直接关系到生产效率的环节,对于半导体行业产生的环境问题似乎并没那么关注。但随着全球性高温的影响日益凸显,极端天气频发对半导体供应造成直接影响,半导体行业的可持续发展问题已经迫在眉睫。

 

2020 年哈佛大学的一个小组发表了一项研究统计ICT产业的碳排放量,统计包括从组件制造到设备运行时的使用的能源再到回收利用。这项研究汇总了许多大型科技公司公开的可持续发展报告中的数据,包括台积电、英特尔、谷歌、微软、Facebook 和苹果。报告结果发现对于这些公司来说,除了数据中心以及其他设备的耗电量外,硬件制造过程是最为主要的碳排放源之一,这一数据将半导体制造对环境的污染推到了台面上。

 

芯片制造的需求芯片制造需要大量的能源和水;许多自然资源,如钴、锂和黄金;以及各种危险化学品,例如全氟化碳 (PFC),其全球变暖潜能值高达二氧化碳的 10000 倍。保护环境的重要性不需要赘述,但是半导体产业对环境保护的重要性意识是否足够呢?

 

极端天气频发,直接影响半导体生产

 

温室气体的排放是全球气候变暖的重要原因,而全球变暖则导致了极端天气频发。从2021年到现在,各类极端天气对半导体产业的影响直接可见。

 

2021年美国的暴雪,德州过数风力发电机结冰出现故障,由此出现1.2万兆瓦电力缺口。此外,为发电厂的天然气供应也受到限制,这让三星、恩智浦、英飞凌等半导体工厂在美国当地的工厂直接停摆。

 

有研究称全球变暖可能导致大型地震频发的诱因之一,而半导体生产的几个重要地区中国台湾、日本、以及东南亚的菲律宾均处于地震带上。地震一方面会影响供电及工厂设备的正常运行,另一方面也会影响物流运输。

 

同时全球变暖还导致了中国台湾地区的干旱问题,而世界最大的晶圆代工厂台积电的生产耗水量极高。在2021年缺水严重的时期,台积电不得不斥巨资购买水资源以维持生产。

 

即使已经看到了全球变暖的发生,也在承受着全球变暖带来的后果,但经济效益面前,政府选择提供数十亿美元的补贴,但附带的条件与环境无关。随着美国和欧洲都在竞相重建其芯片制造基础设施,环境问题正在被淡忘,因为他们吸引半导体公司的法案中没有与环境保护相关的部分。

 

对芯片的需求,让环境问题被忽视

 

《芯片和科学法案》的签署成为美国提振本地半导体产业的机会。在美国将半导体制造企业引入美国本土的时候,大众并没有针对半导体制造带来的环境问题展开讨论。但这个法案背后的影响应该得到重视,政府准备向一个消耗能源并产生有毒废物的行业注入 520 亿美元,而越多的芯片被制造,就意味可能会有越多的电子产品会产生能耗问题。

 

英特尔公司、三星电子公司和台积电的新项目准备在全世界多个地区动工。这些公司的企业责任报告显示它们的用电量和用水量已经在上升。麦肯锡预测半导体行业的规模将在2030年达到万亿美元,整个产业的快速增长背后隐藏着更大的环境问题,在没有来自政府的压力的情况下,芯片制造商的扩张给环境问题带来多大影响在很大程度上将取决于芯片制造商本身。

 

在我们的文章《半导体污染悖论》中,曾介绍到半导体生产与环境保护的冲突。制造半导体是一项复杂且昂贵的业务,芯片制造商的机器设备使用设备通常不到十年,芯片制造商需要在设备报废之前将拿回设备成本并实现盈利,因此芯片制造商的工厂每周 7 天、每天 24 小时的运作。

 

英特尔和台积电的企业可持续发展报告中,两家企业的年碳排放量年排放量约为300万吨和900万吨,而2020 年全球温室气体排放总量为500 亿吨。虽然与牛肉行业相比,这些数字相对较小(牛肉行业的年温室气体排放量占温室气体排放总量的近9%)。但问题是世界对半导体的需求看不到尽头,人类可以不吃牛肉,但人类已经回不到没有智能技术的时代了。

 

头部芯片制造商着手环保问题

 

半导体产业人士认为,芯片本身已经让世界变得更加绿色。大气、水等污染源监测为主的国家环境监测网络,也需要传感器等芯片产品的应用。与其去讨论半导体行业对于环境的功过,不如先行动起来。

 

如果说半导体行业完全忽视了环境问题,这并不公平。随着多家半导体巨头都在强调可持续发展是公司的重要战略,可以看到多家半导体制造公司都在针对环境问题做出努力。

 

使用可再生能源成为主要手段

 

三星在美国、欧洲和中国的海外半导体基地已经完全依靠可再生能源运营。但三星仍在努力在世界其他地区开发可持续能源,包括其最大工厂所在的韩国。到 2021 年,三星使用的能源中只有约 16% 来自可再生能源,高于 2020 年的 13%。台积电同样使用清洁电力为其海外业务提供动力。但在其大部分工厂所在的台湾本土,总数不到10%。

 

根据最近的报告,英特尔在其全球82%的业务中使用可再生能源。英特尔做得更好,部分原因是它在俄勒冈州、亚利桑那州和新墨西哥州的工厂附近可以获得更环保的能源。到 2021 年,该公司 80% 的电力来自可再生能源。尽管如此,其总能源使用量在此期间增长了 9.4%,达到 116.1 亿千瓦时。这大约是旧金山市一年使用量的两倍。

 

根据英特尔最近的企业责任报告,其两类温室气体的排放量比 2000 年下降了 19%,当时的二氧化碳排放总量超过 400 万吨。但自 2010 年左右降至不到 200 万吨后,排放量再次上升,到 2021 年底达到 337 万吨。英特尔表示,制造芯片的日益复杂性再次迫使公司的碳排放量回升。

 

处理生产中的废物

 

芯片制造商表示,他们在防止潜在危险材料进入垃圾填埋场方面取得了重大进展。他们已经找到了可以重复使用或回收硫酸和金属等在芯片生产过程至关重要的物质的方法。但更多的生产意味着将有更多的废物需要处理,这可能会给回收系统带来压力。

 

目前可以确定的是,头部的半导体公司已经逐步走上正轨。英特尔在 2021 年产生了 344 公吨的垃圾,低于上一年的 414 吨,其中仅 5% 被送往垃圾填埋场。与此同时,台积电连续 12 年倾倒了不到 1% 的废物。三星报告了 96% 的废物回收率,其芯片部门子在2020年首次完成了在垃圾填埋场的零排放。

 

此外,该行业一直在努力减少 PFC 的使用,寻找更环保的替代品,并开发改进的减排方法,以在使用 PFC 时将其销毁。这包括与 EPA 的长期合作伙伴关系以及一项新的跨行业研发计划。

 

芯片制造商正在努力,但努力的效果不可能在一夜之间完成,像英特尔这样的芯片制造商已经承诺要削减排放和用水量。台积电、三星、SK海力士等对能源消耗较高的公司则尝试使用更多的可再生能源,迄今为止,向可再生能源的转变一直是减少半导体和硬件制造碳排放的关键因素。但即使在乐观的情况下,预计制造业仍将继续在该行业的碳足迹中占据很大份额。

 

大公司领先环境保护,释放了什么信号?

 

对于已经上市的大公司来说,向公众公布公司的碳核算报告,也将从某种程度上约束企业的污染物体。从全球范围来看,无论是谷歌和 Facebook 等面向数据中心的大型公司,还是英特尔和台积电等公司,都围绕着技术范围内的碳指标进行透明的公开,也针对碳排放问题思考展开了更多讨论并提出解决方案。

 

英特尔现在的目标是到 2040 年将排放量减少到“净零”。根据英特尔首席可持续发展官 Todd Brady 的说法,英特尔在采用基于科学的方法来解决排放和废物等问题,英特尔的目标是到 2030 年实现用水量“净增” ,这意味着它的用水量将少于其生产量。

 

台积电已承诺到 2050 年实现净零排放,三星正在推动一套新的标准和指导方针,据称这些标准和指导方针更准确地反映了芯片行业的影响。大公司注意环境问题,除了作为地球公民的责任心,还有很大一部分是因为ESG成为了公司公开资料的重要部分,也会影响资本市场对公司价值的判断(影响股价)。

 

相对于国外已经成熟的半导体公司,对于国内仍处于发展阶段的半导体公司来说,讨论环保像是一种“何不食肉糜”的道德绑架。但保护环境,是为了中国半导体更好的发展。