台积电年排碳1500万吨超通用汽车？三大芯片制造商猛抓“碳中和”

半导体行业碳排放量已超汽车行业？编译 |  程茜
编辑 |  李水青
芯东西11月16日消息，近日，《联合国气候变化框架公约》第26次缔约方会议（COP26）结束，会议聚焦提升减排力度、气候资金、全球碳市场等重点问题。在本次COP26会议中，半导体行业碳排放问题也被关注讨论。据悉，当下半导体行业的碳排放量日益增加，甚至已经超过此前碳排放量增速较快的汽车行业，其中台积电、三星、英特尔的碳排放量逐年上涨。外媒CNBC援引彭博社的数据统计，台积电2017年的碳排放量为600万吨，2019年为800万吨，2020年为1500万吨，在过去几年，台积电的温室气体排放量已超过汽车巨头通用公司的排放量。当下，半导体行业实现节能减排是推动全球实现净零排放的重要部分。半导体企业如何看待这一问题？又为之采取了哪些措施？本文对这些问题进行了深入探讨。01.缺芯潮下，芯片制造碳排放依然超量

尽管全球缺芯浪潮仍在持续，目前半导体行业的碳排放量仍然很大。从战斗机、汽车到智能水壶、电子门铃，芯片可能在引擎盖、智能面板下隐藏地很深，但制造它们仍需要大量的能量。

▲芯片制造过程

如今经济发展是由技术驱动的，因此制造芯片的小块硅片至关重要，但在环境保护方面，它们的制造过程就不是那么环保了。2020年，一份来自哈佛大学研究人员发布的报告中指出，芯片制造行业的碳排放量“占电子设备碳输出的大部分”。芯片制造过程中一些能源来自可再生能源，但大部分来自煤炭和天然气等化石燃料，而且一些芯片制造商现在排放的碳比知名汽车制造商还多。技术和市场研究公司Forrester分析师Glenn O’Donnell在接受外媒CNBC采访时表示，半导体生产过程的很多工序都需要大量电力。首先，芯片制造商需要获取原始硅，即沙子，将其熔化、纯化，然后锻造成硅“棒”，而这几道工序中用到的熔炉非常耗能。然后制造商再将纯化的硅棒“像熟食肉一样切成薄片”，在这个“薄片”上继续完成构建芯片的工序。O’Donnell表示，其次，制造芯片的过程需要使用一系列高耗能的设备，将各种材料分层安置到晶圆上。芯片制造中使用的扩散炉、离子注入机和等离子蚀刻机都需要相当大的功率，有些还需要非常高的温度。例如，扩散炉的运行温度为1,200华氏度（约648.89摄氏度）至2,000华氏度（约1093.33摄氏度），而晶片需要在炉中一次性放置数小时，才能改变硅的表面特性。
02.台积电年排碳1500万吨，超通用汽车

世界上大部分芯片都是在亚洲制造的。台积电生产的芯片数量比全球其他公司都多，由于台积电的存在，台湾变成一个特别的芯片生产“温床”。

台湾绿色和平组织研究员陈容仁（Yung-Jen Chen）在接受外媒CNBC采访时表示，台积电排放的碳比任何其他芯片制造商都多，远远超过其他公司。信息技术研究和分析公司Gartner的分析师Alan Priestley表示，继台积电之后，三星和英特尔在半导体行业的碳足迹排在第二、三位。“与大多数行业一样，碳足迹受企业规模的影响。”他解释说，“排放量将随着晶圆厂的规模和数量扩大而增加，因此半导体供应商越大，其碳足迹就越大。”据绿色和平组织称，台积电为苹果和特斯拉等公司生产芯片，每年用电量超过台湾省会台北。由于电力消耗，台积电在2017年排放了600万吨碳，2019年为800万吨，2020年为1500万吨。半导体行业台积电的碳排放量已超过通用公司，Priestley表示，将半导体行业的排放量与物流、航空和航运等其他行业的排放量进行比较非常重要。此外，台积电正在台湾和亚利桑那州设立大型新工厂。这些数十亿美元的设施将增加芯片供应，同时也会增加台积电的用电量。陈容仁说：“台积电的碳排放量可以在其共享的《年度可持续发展报告》中看到，由于台积电工厂不断扩张，其碳排放量仍在迅速增加。”台积电的竞争对手三星的芯片厂在2020年排放了1290万吨二氧化碳当量，是半导体行业的第二大碳排放企业。但相比于台积电和三星，英特尔近年来却因碳排放量减少而受到称赞。2020年，全球共消耗了1061亿千瓦时的能源，英特尔仅生产了288万吨二氧化碳当量。而亚利桑那州的一家晶圆厂在2021年前三个月就已经消耗了5.61亿千瓦时的能源。
03.台积电、三星、英特尔如何节能减排？

全球的芯片制造商都在积极探索减少碳排放量的有效措施，一位知情人士告诉CNBC，芯片制造商们正在采取行动，以确保在扩大运营规模的同时减少排放。1、台积电：购买海上风电场，实施节能项目“减少碳排放，关键是将电力转换为清洁能源。”陈容仁说，芯片制造商渴望尽快做到这一点。今年夏天，台积电宣布希望到2050年实现净零排放，并设定了到2030年，全公司范围可再生能源使用率达到40%的目标。但鉴于台湾能源结构的构成，这并不容易。根据英荷壳牌石油公司编撰的能源统计年鉴《BP世界能源统计年鉴》的数据，2019年，在整个台湾有91.5%的一次能源是由化石燃料产生的。据绿色和平组织称，台积电生产能耗目前占台湾总发电量的4.8%，到2022年这一数字将上升至7.2%。因此，台积电为了在扩大运营规模的同时减少用电量。在2020年7月，台积电与丹麦海上风电开发声Orsted签署了一项为期20年的协议，购买台湾西海岸正在开发的两个海上风电场的全部产能。台积电副发言人Nina Kao在接受外媒CNBC采访时表示，该公司计划购买更多可再生能源和碳排放权，此外还希望提高工厂设备的效率，并实施更多的节能项目。此外，全球可持续发展领域最重要的标准之一道琼斯可持续发展指数11月12日发布，台积电被评为全球半导体领域可持续发展方面的领先公司之一。2、三星：优化工艺，获得碳测量标签“我们一直在评估芯片的整个制造周期中温室气体（greenhouse gas，GHG）排放对环境的影响。”三星的一位发言人告诉CNBC，该公司正在优化工艺技术和材料，努力实现以环保方式生产芯片。三星尚未正式宣布自己的净零排放目标，但韩国想在2050年实现碳中和的愿景，首先应该解决的就是该公司的碳排放量问题。

▲三星LPDDR5五代低功耗双倍数据率同步动态随机存储器（图片来源为三星官网）

获得二氧化碳测量标签是减少碳排放的关键第一步，因为它以全球公认的规范（PAS 2050）验证了产品当前的碳排放，三星可以将其作为衡量未来碳减排的基准。到目前为止，三星已经有14种半导体产品获得了碳信托基金的认证。此外，三星电子之前的声明表示，已为其美国、欧洲和中国的所有业务使用了100%可再生能源，并且正在为其南韩园区增设光伏发电设备和地热发电设备。3、英特尔：水循环率达80%，继续减少能源消耗英特尔公司可持续发展部门经理Fawn Bergen告诉CNBC：“减少芯片制作过程中的能源消耗是英特尔整体气候战略的核心及其2030年的目标。”英特尔表示，该公司已经是美国可再生能源的三大用户之一，并且已经坚持自愿减排20余年。目前英特尔有约80%的用水可以循环使用，并计划将其水循环率提高至100%。并计划到2020年，其芯片制造过程中使用的能源有82%都来自太阳能和地热能等绿色能源。

▲Ronler Acres水资源回收项目（图片来源为英特尔官网）

除提高水循环率以外，英特尔还运行了多个项目，帮助该公司节省了1.61亿千瓦时的能源。英特尔表示，今年，类似的项目将帮助它额外节省1.25亿千瓦时的能源。Prakash表示：“节能减排另一个挑战是公司本身。比如苹果，可以设定一个目标。但是，要实现这些目标，就需要让分布在多个层次的供应商也参与进来，并制定自己的ESG（环境、社会和公司治理）战略，这不会很容易。”
04.结语：芯片生产与节能减排并重

全球缺芯浪潮还未消退，芯片行业又面临节能减排的难题，芯片制造商在扩大运营规模缓解芯片短缺的同时，减少碳排放量并有效利用可再生能源也十分重要。COP26大会圆满落幕，近200个国家签署《格拉斯哥气候公约》，旨在遏制全球变暖，并加快向更清洁经济转变。此前，各国也被要求提出2030年的减排目标，与到本世纪中叶实现净零排放相一致。战略咨询公司创新未来中心的地缘政治战略家Abishur Prakash告诉CNBC，将承诺付诸实践将是最困难的部分。但不同国家、企业都在为减少碳排放、保护环境方面贡献着自己的力量。

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