Maailmanlaajuinen kysyntä piisiruille, jotka sisältyvät kaikkeen älypuhelimista TVS: ään ja tuuliturbiiniin, kukoistaa, mutta se maksaa valtavasti: hiilidioksidipäästöt.
Teollisuus esittää paradoksin. Maailmanlaajuisten ilmastotavoitteiden saavuttaminen riippuu osittain puolijohteista. Ne ovat erottamaton osa sähköautoja, aurinkopaneeleja ja tuuliturbiineja. Mutta lastujen valmistus vaikuttaa myös ilmastonmuutokseen. Se vaatii paljon energiaa ja vettä - sirutehtaat tai -tehtaat voivat käyttää miljoonia gallonaa vettä päivässä - ja tuottaa vaarallista jätettä.
Koska puolijohdeteollisuus joutuu yhä tarkempaan valvontaan, se on alkanut käsitellä sen ilmastovaikutuksia. Viime viikolla TSMC, maailman' suurin sirunvalmistaja, joka toimittaa siruja Applelle, lupasi saavuttaa nollapäästöt vuoteen 2050 mennessä. TSMC: n' puheenjohtaja sanoi, että yrityksen tavoitteena oli laajentaa vihreää läsnäoloamme ja ohjata teollisuutta kohti vähähiilistä kestävää kehitystä&".
Alan hiilestä poistaminen on kuitenkin suuri haaste.
Pelkästään TSMC käyttää lähes 5 prosenttia Taiwanin': n kokonaissähköstä, jonka odotetaan nousevan 7,2 prosenttiin vuonna 2022, käyttäen noin 63 miljoonaa tonnia vettä vuonna 2019, Greenpeacen mukaan. Yrityksen' vedenkäytöstä tuli kiistanalainen aihe Taiwanin': n kuivuuden aikana tänä vuonna.
Yhdysvalloissa Intelin': n 700 hehtaarin tehdas Ocotillossa Ariziassa tuotti tämän vuoden kolmen ensimmäisen kuukauden aikana lähes 15 000 tonnia jätettä, josta noin 60% oli vaarallista. Se kuluttaa myös 927 miljoonaa gallonaa makeaa vettä, joka riittää täyttämään noin 1 400 olympia -uima -allasta, ja kuluttaa 561 miljoonaa kilowattituntia energiaa.
Sirun valmistus energiankulutuksen tai laitteiston käytön sijasta&"vastaa suurimmasta osasta elektronisten laitteiden hiilipäästöistä, &"; Kirjoitti Harvardin yliopiston tutkija Udit Gupta ja kirjoittajat vuoden 2020 artikkelissa.
Maailmanpula huippuluokan siruista, kun pandemia lisää elektroniikan kysyntää ja COVID-19-epidemia sulkee tehtaat, on lisännyt keskittymistä teollisuuteen.
Tiukalla markkinalla autovalmistajat ovat joutuneet sirujonon taakse, kaukana suurista puolijohdeasiakkaista, kuten Apple, jotka käyttävät siruja tuottamaan laskentatehoa älypuhelimille, kannettaville tietokoneille ja muille laitteille. Gm pysäytti tuotannon useilla Pohjois -Amerikan tehtaillaan tässä kuussa, kun taas Toyota ilmoitti leikkaavansa ajoneuvojen tuotantoaan 40 prosenttia syyskuussa.
Tuotannon lisäämiseksi monet maat käynnistävät suuria ohjelmia teollisuuden edistämiseksi.
US Chip Act ehdottaa 52 miljardia dollaria viiden vuoden aikana Yhdysvaltojen puolijohdeteollisuudelle. Euroopan unioni on antanut oman lainsäädäntönsä, jonka tavoitteena on kasvattaa sen osuus maailman sirumarkkinoista 20 prosenttiin vuoteen 2030 mennessä. Euroopan komission puheenjohtaja Ursula von der Leyen kutsui sitä &; kysymys teknologisesta suvereniteetista&"; puheessaan unionin tilasta.
Nämä tavoitteet ovat mahdollisesti ristiriidassa kansainvälisten ilmastotavoitteiden kanssa. Euroopan unionin ja Yhdysvaltojen tavoitteena on saavuttaa nollapäästöt hiilidioksidipäästöiksi vuoteen 2030 mennessä ja nollapäästöt vuoteen 2050 mennessä. Puolijohdeteollisuuden kasvaessa myös hiilipäästöt kasvavat.
Puolijohdeliiketoiminta on kuitenkin tehostanut toimiaan ilmastonmuutoksen hillitsemiseksi sijoittajien ja elektroniikkavalmistajien painostuksesta, jotka haluavat raportoida asiakkailleen vihreämmistä toimitusketjuista.
& "; Olen äskettäin alkanut nähdä vaikutuksemme ympäristöön tulevan täysin etusijalle, &"; sanoi On Semiconductorin pääsuunnittelija Sohini Dasgupta.
Rahastojen hoitajat suosivat yhä enemmän" vihreät rahastot" kun sijoittajat esittävät lisää kysymyksiä yrityksistä' ympäristöön, yhteiskuntaan ja hallintoon (ESG), sanoo Mark Li, puolijohdeanalyytikko Bernsteinin sijoituspalveluyrityksestä.&"; Viimeisten kolmen vuoden aikana ESG -investoinnit ovat nousseet paljon enemmän, &"; hän sanoo ja lisää, että tämä lopulta muuttaa tapaa, jolla yritys käyttäytyy.
Uusiutuvan energian parempi saatavuus auttaa sirunvalmistajia vähentämään hiilipäästöjä. Intel on luvannut saada 100 prosenttia energiastaan uusiutuvista lähteistä vuoteen 2030 mennessä, kuten TSMC, mutta määräaika on 2050.
TSMC: n tiedottaja Nina Kao kertoo, että energiankulutus on 62 prosenttia TSMC: n': n päästöistä. Yhtiö allekirjoitti viime vuonna sopimuksen tanskalaisen energian kanssa? Rsted on allekirjoittanut 20 vuoden sopimuksen? Rsted ostaa kaiken energian 920 megawatin merituulipuistoon, jota se rakentaa Taiwanin salmelle.
Maailman': n suurimpana yritysten uusiutuvan energian ostosopimuksena kuvattu kauppa on hyvä TSMC: lle, sanoi Shashi Barla, uusiutuvan energian analyytikko energiakonsultoinnissa Wood Mackenzie. Sen lisäksi, että se varmistaa puhtaan sähkön, se maksaa tukkumyynnin kustannukset ja pääsee eroon hintahäiriöistä.
Clifton Fonstad, sähkötekniikan ja tietojenkäsittelytieteen professori Massachusetts Institute of Technologysta, sanoi, että TSMC: n': n muutos voi vaikuttaa teollisuuteen ja että&"; muut valmistajat voivat seurata perässä&";.
Peter Hanbury, Bain&: n puolijohteiden valmistuksen asiantuntija; Yritys, liikkeenjohdon konsulttitoimisto, sanoi, että sirunvalmistajat voisivat parantaa tuotantonsa tehokkuutta uusiutuvaan energiaan siirtymisen lisäksi. Hakketehdas on pohjimmiltaan&", valtava varasto, jossa on puhtaat huoneet &"; ja&"; helpoin osa päästöjen vähentämisessä on itse laitos, &"; hän sanoi.
Koneet voivat säätää ilman ja veden lämpötilaa, kosteutta ja painetta tehokkaammin. Ne voivat segmentoida varaston niin, että toisella linjalla on korkea paine ja toisella linjalla alhainen paine, mikä kuluttaa vähemmän energiaa kuin pitää koko varasto korkeassa paineessa.
He voivat kerätä enemmän dataa ja käyttää koneoppimista työkalujen sammuttamiseen silloin, kun niitä ei käytetä, sanoo Huili Grace Xing, Cornellin insinööriprofessori, joka työskentelee puolijohdemateriaaleilla.
On myös innovaatioita, joiden tarkoituksena on käsitellä likaisimpia puolijohteiden valmistuksessa käytettyjä materiaaleja. Hakuteollisuus käyttää valmistuksessa erilaisia kaasuja, joista monilla on merkittävä vaikutus ilmastoon.
TSMC kertoi asentaneensa pesureita ja muita laitteita päästöjen käsittelemiseksi. Mutta toinen tapa on korvata&"likaisempi &"; puhtaampia kaasuja, joita käytetään puolijohteiden valmistuksessa käytettävien tarkkuustyökalujen puhdistamiseen, sanoo Michael Pitloff, Solvay Specialty Chemicalsin kemian insinööri, joka työskentelee puolijohdekaasujen parissa.
Teollisissa testeissä, joissa oli noin puoli tusinaa sirunvalmistajan asiakasta kuuden viime vuoden aikana, Pitloff sanoi, että hän ja hänen tiiminsä ovat korvanneet likaisemman kaasun&"puhtaammalla &"; fluoria, jolla on pienempi ilmaston lämpenemisvaikutus.
Muut yritykset pyrkivät syövyttämään kiekkojen kuvioita ja puhdistamaan kiekkojen pinnan kaasusta - puolijohteiden valmistukseen käytetystä ohuesta levymateriaalista. Esimerkiksi Pariisissa toimiva teollisuuskaasuyhtiö Air Liquide on ehdottanut erilaisia vaihtoehtoisia etsauskaasuja, joilla on pienempi vaikutus ilmaston lämpenemiseen.
Mutta kaasun vaihtaminen on haaste: Kun fabs on valmis ja käynnissä, kaikkea, joka koskettaa piikiekkoja, kuten etsauskaasua, on vaikea muuttaa, Hanbury sanoi. Tämä prosessi edellyttää suurta tarkkuutta. Fabien on sijoitettava jopa 100 miljoonaa transistoria leimasinkokoisille kiekkoille, ja heidän on tehtävä se täydellisesti. Kaavan kehittäminen kestää neljästä viiteen vuotta, Hanbury sanoi, ja&"; kun olet asettanut sen, et periaatteessa halua muuttaa sitä.&";
Jotkut asiantuntijat uskovat, että sirunvalmistajat alkavat muokata prosessejaan ympäristöystävällisempien kaasujen tuomiseksi etenkin, jos suuret yritykset ryhtyvät toimiin.&";&"Jos TSMC vaihtaa, olen' varma, että muut tekevät, &"; Fonstad sanoi. Jos TSMC ei tee niin, muut valmistajat voivat kääntyä ympäri ja todistaa olevansa parempia kuin TSMC.&";
Joillekin siruteollisuuden tarkkailijoille päättäväisyys puhdistaa se näyttää todelliselta. Li sanoi, että sirujen nykyinen valtava kysyntä auttaa vain puolijohdeteollisuutta saavuttamaan kestävän kehityksen tavoitteensa.
Heillä on korkeat marginaalit ja ne ansaitsevat paljon rahaa. Joten vaikka kaikilla näillä vihreän hiilen toimenpiteillä on kustannuksia, heillä on siihen varaa. Yhä useammat asiakkaat ovat valmiita maksamaan enemmän ympäristöystävällisemmistä laitteista, hän sanoi.