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)，臺積電在 2017 年排放了 600 萬噸碳，2019 年排放了 800 萬噸，2020 年排放了 1500 萬噸。在過去幾年中，臺積電的溫室氣體排放量已經(jīng)超過了汽車巨頭通用汽車的排放量。

按理來說，半導(dǎo)體不斷讓自己更加高效，以滿足機器學(xué)習(xí)、人工智能、游戲、區(qū)塊鏈等日益增長的計算需求，同時也是發(fā)展的大趨勢，然而這里面會出現(xiàn)兩個問題：半導(dǎo)體制造本身就是有代價的，它需要大量的能源和水，并會產(chǎn)生大量碳排放；一旦事情變得非常高效，人們就會更多地使用它，也會增加整體的碳足跡。

2020年，哈佛大學(xué)的一個小組發(fā)表了一項研究，計算了從組件制造到回收的計算過程中的碳排放。研究顯示，對于許多類型的移動和數(shù)據(jù)中心設(shè)備來說，硬件制造業(yè)是現(xiàn)在主要的碳排放源。

全球減排大潮來臨，半導(dǎo)體行業(yè)都要面對同一道考題：碳排這么高，想減的話，從哪減？怎么減？近日針對這些問題，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、晶圓制造再到封裝測試，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，制造過程中的擴散爐、離子注入機和等離子蝕刻機都需要相當(dāng)大的功率，有些需要非常高的溫度，這些都需要耗費巨大的電量。

根據(jù)臺積電發(fā)表的《臺積公司2020年度氣候相關(guān)財務(wù)揭露報告》，2020年，臺積電的用電量為169億度，超過整個臺北市的用電量。

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

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

據(jù)外媒4月1日的報道，因比利時政府的嚴格的環(huán)保政策影響，3M位于比利時佛蘭德斯的茲韋恩德雷赫特工廠被“無限期關(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，即電子級氟化液。它不僅可以幫助芯片制造過程中精確控制溫度，同時還可以對相關(guān)的半導(dǎo)體設(shè)備進行恒溫冷卻，保障穩(wěn)定運行。

然而氟化液及其生產(chǎn)排放的全氟/多氟烷基物質(zhì)對于生物體來說，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，將電力來源轉(zhuǎn)換為清潔能源是關(guān)鍵。

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

相比于臺積電的這一目標，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年實現(xiàn)全球業(yè)務(wù)的溫室氣體凈零排放。為保證這一長期目標的實現(xiàn)，英特爾還制定了2030年中期目標，其中就提到一點：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，以實現(xiàn)累計40億千瓦時的能源節(jié)約。

這并不是英特爾首次提出節(jié)能減排的目標。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，因為這需要和價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的領(lǐng)域。比如讓供應(yīng)商進一步關(guān)注節(jié)能和可再生能源的采購；提升化學(xué)品和資源效率；以及領(lǐng)導(dǎo)跨行業(yè)聯(lián)盟，為過渡到凈零溫室氣體排放的半導(dǎo)體生產(chǎn)價值鏈提供支持。為加快行動進展，英特爾承諾與供應(yīng)商合作，在相較于不進行投資和采取行動的情況下，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)伙伴合作制訂各項解決方案，讓運行效率更高且能耗更低。

如何提高能效？

Todd Brady認為，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部署。該方案應(yīng)用了新的原理，例如通過液浸式散熱進行熱量回收和再利用。

增加對可再生能源的利用，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)運營商，組建了智能二級變電站邊緣設(shè)備聯(lián)盟 (Edge for Smart Secondary Substations Alliance)，以實現(xiàn)電網(wǎng)變電站更好地支持可再生能源。法國最大的電網(wǎng)運營商 Enedis 最近也加入了這一聯(lián)盟，采用了提供全網(wǎng)實時控制的解決方案，對超過 80 萬個二級變電站進行了升級。

結(jié)語

減排浪潮席卷而來，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，對于企業(yè)來說，成本和環(huán)保之間真的不會打架嗎？

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

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