一家半導(dǎo)體公司一年的碳排放是多少？

根據(jù)彭博社的數(shù)據(jù)，臺(tái)積電在 2017 年排放了 600 萬(wàn)噸碳，2019 年排放了 800 萬(wàn)噸，2020 年排放了 1500 萬(wàn)噸。在過(guò)去幾年中，臺(tái)積電的溫室氣體排放量已經(jīng)超過(guò)了汽車(chē)巨頭通用汽車(chē)的排放量。

按理來(lái)說(shuō)，半導(dǎo)體不斷讓自己更加高效，以滿足機(jī)器學(xué)習(xí)、人工智能、游戲、區(qū)塊鏈等日益增長(zhǎng)的計(jì)算需求，同時(shí)也是發(fā)展的大趨勢(shì)，然而這里面會(huì)出現(xiàn)兩個(gè)問(wèn)題：半導(dǎo)體制造本身就是有代價(jià)的，它需要大量的能源和水，并會(huì)產(chǎn)生大量碳排放；一旦事情變得非常高效，人們就會(huì)更多地使用它，也會(huì)增加整體的碳足跡。

2020年，哈佛大學(xué)的一個(gè)小組發(fā)表了一項(xiàng)研究，計(jì)算了從組件制造到回收的計(jì)算過(guò)程中的碳排放。研究顯示，對(duì)于許多類(lèi)型的移動(dòng)和數(shù)據(jù)中心設(shè)備來(lái)說(shuō)，硬件制造業(yè)是現(xiàn)在主要的碳排放源。

全球減排大潮來(lái)臨，半導(dǎo)體行業(yè)都要面對(duì)同一道考題：碳排這么高，想減的話，從哪減？怎么減？近日針對(duì)這些問(wèn)題，鈦媒體App采訪了英特爾首席可持續(xù)發(fā)展官Todd Brady。

造芯要用多少水電?

半導(dǎo)體工業(yè)是能源、水、化學(xué)品和原材料的資源密集型產(chǎn)業(yè)，從硅片制造、芯片設(shè)計(jì)、晶圓制造再到封裝測(cè)試，制造工藝繁多，其中，不少制造工序?qū)τ秒娏慷加芯薮蟮男枨蟆?/p>比如，制造過(guò)程中的擴(kuò)散爐、離子注入機(jī)和等離子蝕刻機(jī)都需要相當(dāng)大的功率，有些需要非常高的溫度，這些都需要耗費(fèi)巨大的電量。

根據(jù)臺(tái)積電發(fā)表的《臺(tái)積公司2020年度氣候相關(guān)財(cái)務(wù)揭露報(bào)告》，2020年，臺(tái)積電的用電量為169億度，超過(guò)整個(gè)臺(tái)北市的用電量。

不只耗電量大，半導(dǎo)體的用水量也相當(dāng)驚人。

在芯片生產(chǎn)的過(guò)程中有一個(gè)非常重要的步驟，需要利用純水對(duì)芯片上的雜質(zhì)進(jìn)行沖洗。純水從哪兒來(lái)？從淡水凈化而來(lái)，因此就需要消耗大量的水資源，而越是先進(jìn)制程工藝的芯片，所需要消耗的水資源就越多。以一座大型半導(dǎo)體Fab為例，日均耗水量可達(dá)數(shù)千噸。

巨量的水、電之外，半導(dǎo)體生產(chǎn)制造過(guò)程中還會(huì)排放廢棄物，有些甚至有害。

據(jù)外媒4月1日的報(bào)道，因比利時(shí)政府的嚴(yán)格的環(huán)保政策影響，3M位于比利時(shí)佛蘭德斯的茲韋恩德雷赫特工廠被“無(wú)限期關(guān)閉”，而該廠所生產(chǎn)的半導(dǎo)體冷卻劑占據(jù)了全球80%的產(chǎn)能。

什么是半導(dǎo)體冷卻劑？這是一種應(yīng)用于電子行業(yè)的氟化液，即電子級(jí)氟化液。它不僅可以幫助芯片制造過(guò)程中精確控制溫度，同時(shí)還可以對(duì)相關(guān)的半導(dǎo)體設(shè)備進(jìn)行恒溫冷卻，保障穩(wěn)定運(yùn)行。

然而氟化液及其生產(chǎn)排放的全氟/多氟烷基物質(zhì)對(duì)于生物體來(lái)說(shuō)，具有潛在的生物累積性，在人體內(nèi)累積久后可能導(dǎo)致激素紊亂，這也是這次被“無(wú)限期關(guān)閉”的重要原因。

凈零排放靠什么？

減少碳排放，將電力來(lái)源轉(zhuǎn)換為清潔能源是關(guān)鍵。

2021年夏天，臺(tái)積電宣布希望到 2050 年實(shí)現(xiàn)凈零排放。它還設(shè)定了到 2030 年實(shí)現(xiàn)全公司可再生能源使用 40% 的目標(biāo)。

相比于臺(tái)積電的這一目標(biāo)，英特爾顯然要快一些。

4月14日，英特爾公司發(fā)布承諾，到2040年實(shí)現(xiàn)全球業(yè)務(wù)的溫室氣體凈零排放。為保證這一長(zhǎng)期目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)，英特爾還制定了2030年中期目標(biāo)，其中就提到一點(diǎn)：在全球業(yè)務(wù)中100% 使用可再生電力，并且投資約3億美元用于設(shè)施節(jié)能，以實(shí)現(xiàn)累計(jì)40億千瓦時(shí)的能源節(jié)約。

這并不是英特爾首次提出節(jié)能減排的目標(biāo)。據(jù)Todd Brady介紹，英特爾在做這些節(jié)能減排的事已經(jīng)超過(guò)了20年，而今天英特爾已經(jīng)非常成功的使溫室氣體的排放降低了75%，但剩下的25%的排放降低是非常難做到的，因?yàn)檫@需要和價(jià)值鏈上的所有成員攜手合作。

難卻正確的事情怎么做？

Todd Brady指出，一方面，與供應(yīng)商合作以確定需要改進(jìn)的領(lǐng)域。比如讓供應(yīng)商進(jìn)一步關(guān)注節(jié)能和可再生能源的采購(gòu)；提升化學(xué)品和資源效率；以及領(lǐng)導(dǎo)跨行業(yè)聯(lián)盟，為過(guò)渡到凈零溫室氣體排放的半導(dǎo)體生產(chǎn)價(jià)值鏈提供支持。為加快行動(dòng)進(jìn)展，英特爾承諾與供應(yīng)商合作，在相較于不進(jìn)行投資和采取行動(dòng)的情況下，于2030 年前將供應(yīng)鏈的溫室氣體排放量降低至少30%。

另一方面，與客戶和行業(yè)伙伴合作制訂各項(xiàng)解決方案，讓運(yùn)行效率更高且能耗更低。

如何提高能效？

Todd Brady認(rèn)為，要從兩處著手：一是提升下一代集成了CPU和GPU的Falcon Shores架構(gòu)；二是將客戶端和服務(wù)器、微處理器的產(chǎn)品能效也提升。

降低能耗具體怎么做？

以英特爾正與 Submer 等公司的合作為例，英特爾為跨云和通信服務(wù)提供商的數(shù)據(jù)中心啟用液浸式散熱試點(diǎn)部署。該方案應(yīng)用了新的原理，例如通過(guò)液浸式散熱進(jìn)行熱量回收和再利用。

增加對(duì)可再生能源的利用，也是減少全球溫室氣體排放的關(guān)鍵步驟。 對(duì)此，英特爾還聯(lián)合了一些全球最大規(guī)模的公用事業(yè)運(yùn)營(yíng)商，組建了智能二級(jí)變電站邊緣設(shè)備聯(lián)盟 (Edge for Smart Secondary Substations Alliance)，以實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)變電站更好地支持可再生能源。法國(guó)最大的電網(wǎng)運(yùn)營(yíng)商 Enedis 最近也加入了這一聯(lián)盟，采用了提供全網(wǎng)實(shí)時(shí)控制的解決方案，對(duì)超過(guò) 80 萬(wàn)個(gè)二級(jí)變電站進(jìn)行了升級(jí)。

結(jié)語(yǔ)

減排浪潮席卷而來(lái)，在世界中心形成了巨大的漩渦。漩渦中心飽受矚目的就有這幾年存在感超強(qiáng)的半導(dǎo)體企業(yè)。但減排在某種程度上就意味著要付出更多的成本，對(duì)于企業(yè)來(lái)說(shuō)，成本和環(huán)保之間真的不會(huì)打架嗎？

“如果說(shuō)對(duì)這些提高能效或者是環(huán)保技術(shù)進(jìn)行投資，我們一般在3-5年就可以提高投資回報(bào)率。”Todd Brady并不認(rèn)為環(huán)保投資是企業(yè)增長(zhǎng)的威脅，相反而是幫助，他還舉例，英特爾在大型工業(yè)級(jí)冷卻器當(dāng)中使用AI技術(shù)來(lái)降低工業(yè)冷卻塔的能源消耗，可以讓整個(gè)能耗降低20%-30%，這不僅能降低成本，同時(shí)也可以幫助英特爾把新的產(chǎn)品和技術(shù)解決方案銷(xiāo)售給客戶。

“這是一種可持續(xù)發(fā)展的投資”。Todd Brady說(shuō)。（本文首發(fā)鈦媒體App，作者/韓敬嫻，編輯/張敏）