الطلب العالمي على رقائق السيليكون ، المضمنة في كل شيء من الهواتف الذكية إلى TVS إلى توربينات الرياح ، آخذ في الازدهار ، لكنه يأتي بتكلفة باهظة: انبعاثات الكربون.
تقدم الصناعة مفارقة. سيعتمد تحقيق أهداف المناخ العالمية جزئيًا على أشباه الموصلات. إنها جزء لا يتجزأ من السيارات الكهربائية والمصفوفات الشمسية وتوربينات الرياح. لكن تصنيع الرقائق يساهم أيضًا في أزمة المناخ. إنها تتطلب الكثير من الطاقة والمياه - يمكن لمصانع الرقائق أو مصانع تصنيع الرقائق أن تستخدم ملايين الجالونات من الماء يوميًا - وتنتج نفايات خطرة.
نظرًا لأن صناعة أشباه الموصلات تجد نفسها تحت المراقبة المتزايدة ، فقد بدأت في التعامل مع تأثيرها على المناخ. في الأسبوع الماضي ، تعهدت TSMC ، أكبر صانع رقاقات في العالم&، والتي تزود Apple بالرقائق ، بتحقيق صافي انبعاثات صفرية بحلول عام 2050. وقال رئيس TSMC&# 39 ؛ إن الشركة تهدف إلى&مثل ؛ توسيع تواجدنا الأخضر ودفع الصناعة نحو تنمية مستدامة منخفضة الكربون&مثل ؛.
لكن إزالة الكربون عن القطاع سيكون تحديًا كبيرًا.
يستخدم TSMC وحده ما يقرب من 5 في المائة من إجمالي الكهرباء التايوانية ، والتي من المتوقع أن ترتفع إلى 7.2 في المائة في عام 2022 ، باستخدام حوالي 63 مليون طن من المياه في عام 2019 ، وفقًا لمنظمة السلام الأخضر. أصبح استخدام المياه من شركة&موضوعًا مثيرًا للجدل خلال جفاف تايوان&هذا العام.
في الولايات المتحدة ، أنتج مصنع إنتل الذي تبلغ مساحته 700 فدان في أوكوتيلو ، أريزونا ، ما يقرب من 15000 طن من النفايات في الأشهر الثلاثة الأولى من هذا العام ، حوالي 60٪ منها كانت خطرة. كما أنها تستهلك 927 مليون جالون من المياه العذبة ، وهو ما يكفي لملء 1400 حمام سباحة أولمبي ، وتستهلك 561 مليون كيلوواط / ساعة من الطاقة.
تصنيع الرقائق ، بدلاً من استهلاك الطاقة أو استخدام الأجهزة ،&مثل ؛ يمثل غالبية انبعاثات الكربون من الأجهزة الإلكترونية ،&مثل ؛ كتب الباحث بجامعة هارفارد Udit Gupta والمؤلفون المشاركون في ورقة بحثية نُشرت عام 2020.
أدى النقص العالمي في الرقائق عالية الجودة مع زيادة الطلب على الإلكترونيات وتفشي فيروس كورونا COVID-19 إلى زيادة التركيز على الصناعة.
في سوق ضيقة ، وجد صانعو السيارات أنفسهم في مؤخرة قائمة انتظار الرقائق ، خلف عملاء أشباه الموصلات الأكبر مثل Apple ، الذين يستخدمون الرقائق لتوفير قوة الحوسبة للهواتف الذكية وأجهزة الكمبيوتر المحمولة والأجهزة الأخرى. أوقفت شركة جنرال موتورز الإنتاج في العديد من مصانعها في أمريكا الشمالية هذا الشهر ، بينما قالت تويوتا إنها ستخفض إنتاج سياراتها بنسبة 40 في المائة في سبتمبر.
لزيادة الإنتاج ، تطلق العديد من البلدان برامج كبيرة لتعزيز الصناعة.
يقترح قانون الرقائق الأمريكية 52 مليار دولار على مدى خمس سنوات لصناعة أشباه الموصلات في الولايات المتحدة. قدم الاتحاد الأوروبي تشريعاته الخاصة التي تهدف إلى زيادة حصته في سوق الرقائق العالمية إلى 20 في المائة بحلول عام 2030. ووصفتها رئيسة المفوضية الأوروبية أورسولا فون دير لاين بأنها&مثل ؛ مسألة السيادة التكنولوجية&مثل ؛ في خطاب حالة الاتحاد.
من المحتمل أن تتعارض هذه الطموحات مع الأهداف المناخية الدولية. يهدف الاتحاد الأوروبي والولايات المتحدة إلى تحقيق صافي انبعاثات كربونية صفرية بحلول عام 2030 وصافي انبعاثات صفرية بحلول عام 2050. ومع نمو صناعة أشباه الموصلات ، ستنمو كذلك انبعاثات الكربون.
ومع ذلك ، تحت ضغط المستثمرين ومصنعي الإلكترونيات الحريصين على إبلاغ العملاء بسلاسل التوريد الصديقة للبيئة ، كثفت أعمال أشباه الموصلات من إجراءاتها لمعالجة تأثيرها المناخي.
& مثل ؛ في الآونة الأخيرة ، بدأت في رؤية تأثيرنا على البيئة في المقدمة تمامًا ،&مثل ؛ قال Sohini Dasgupta ، مهندس التصميم الرئيسي في On Semiconductor.
يروج مديرو الصناديق بشكل متزايد&مثل ؛ الصناديق الخضراء&مثل ؛ حيث يسأل المستثمرون المزيد من الأسئلة حول الشركات&# 39؛ التأثير البيئي والاجتماعي والحوكمة (ESG) ، كما يقول مارك لي ، محلل أشباه الموصلات في شركة Bernstein ، وهي شركة استثمارية.&مثل ؛ في السنوات الثلاث الماضية ، أصبحت استثمارات ESG أكثر صخبا ،&مثل ؛ يقول ، مضيفًا أن هذا سيغير في النهاية الطريقة التي تتصرف بها الشركة.
يساعد توافر الطاقة المتجددة بشكل أكبر صانعي الرقائق على تقليل انبعاثات الكربون. تعهدت إنتل بالحصول على 100 في المائة من طاقتها من مصادر متجددة بحلول عام 2030 ، كما فعلت شركة TSMC ، ولكن بحلول عام 2050.
يمثل استهلاك الطاقة 62 بالمائة من انبعاثات TSMC&، وفقًا للمتحدثة باسم TSMC نينا كاو. وقعت الشركة العام الماضي صفقة مع شركة دنماركية للطاقة؟ وقعت Rsted على اتفاقية لمدة 20 عاما من؟ تشتري Rsted كل الطاقة اللازمة لمزرعة الرياح البحرية البالغة 920 ميغاواط التي تبنيها في مضيق تايوان.
قال شاشي بارلا ، محلل الطاقة المتجددة في شركة وود ماكينزي لاستشارات الطاقة ، إن الصفقة ، التي توصف بأنها أكبر اتفاقية شراء للطاقة المتجددة للشركات في العالم ، تعد جيدة لشركة TSMC. بالإضافة إلى ضمان الكهرباء النظيفة ، فإنه يدفع تكاليف الجملة ويتخلص من صدمات الأسعار ،&مثل ؛ قتل عصفورين بحجر واحد&مثل ؛ كما يقول.
قال كليفتون فونستاد ، أستاذ الهندسة الكهربائية وعلوم الكمبيوتر في معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا ، إن خطوة TSMC&لديها القدرة على التأثير على الصناعة وأن&مثل ؛ الشركات المصنعة الأخرى يمكن أن تحذو حذوها&مثل ؛.
بيتر هانبري ، خبير في تصنيع أشباه الموصلات في شركة Bain&؛ وقالت الشركة ، شركة الاستشارات الإدارية ، إن صانعي الرقائق يمكنهم تحسين كفاءة أجهزتهم الجاهزة بالإضافة إلى التحول إلى الطاقة المتجددة. مصنع الرقائق هو أساسًا&مثل ؛ مستودع ضخم به غرف نظيفة بداخله&مثل ؛ و&مثل ؛ أسهل جزء لتقليل الانبعاثات هو المرفق نفسه ،&مثل ؛ هو قال.
يمكن أن تنظم القوات المسلحة البوروندية درجة حرارة الهواء والماء والرطوبة والضغط بشكل أكثر كفاءة. يمكنهم تقسيم المستودع بحيث يكون للخط الأول ضغط مرتفع والخط الآخر به ضغط منخفض ، باستخدام طاقة أقل من إبقاء المستودع بأكمله تحت ضغط مرتفع.
يمكنهم التقاط المزيد من البيانات واستخدام التعلم الآلي لإيقاف تشغيل الأدوات عندما لا تكون قيد الاستخدام ، كما يقول Huili Grace Xing ، أستاذ الهندسة في Cornell الذي يعمل على مواد أشباه الموصلات.
هناك أيضًا ابتكارات تهدف إلى معالجة أقذر المواد المستخدمة في صناعة أشباه الموصلات. تستخدم صناعة الرقائق غازات مختلفة في عملية التصنيع ، وكثير منها له تأثير كبير على المناخ.
وقالت شركة TSMC إنها قامت بتركيب أجهزة تنقية الغاز ومنشآت أخرى للتعامل مع الانبعاثات. لكن هناك طريقة أخرى تتمثل في استبدال"؛ dirtier"؛ الغازات الأنظف المستخدمة في تنظيف الأدوات الدقيقة المستخدمة في تصنيع أشباه الموصلات ، كما يقول مايكل بيتلوف ، مهندس كيميائي في Solvay Specialty Chemicals الذي يعمل على غازات أشباه الموصلات.
قال بيتلوف إنه في الاختبارات الصناعية التي أجريت مع حوالي نصف دزينة من عملاء صانع الرقائق على مدى السنوات الست الماضية ، استبدل هو وفريقه الغاز القذر بـ&مثل ؛ Cleaner" ؛ الفلور ، الذي له تأثير أقل على الاحتباس الحراري.
تهدف الشركات الأخرى إلى حفر الأنماط على الرقائق وتنظيف سطح رقائق الغاز - وهي مادة الرقائق الرقيقة المستخدمة في صناعة أشباه الموصلات. على سبيل المثال ، اقترحت شركة Air Liquide ، وهي شركة غازات صناعية مقرها باريس ، مجموعة من غازات الحفر البديلة التي لها تأثير أقل على ظاهرة الاحتباس الحراري.
لكن استبدال الغاز سيكون تحديًا: فبمجرد أن يتم تشغيل فاب ، فإن أي شيء يلمس رقائق السيليكون ، مثل غاز الحفر ، يصعب تغييره ، على حد قول هانبري. هذه العملية تنطوي على قدر كبير من الدقة. يجب أن تضع القوات المسلحة البوروندية ما يصل إلى 100 مليون ترانزستور على رقائق بحجم الطوابع ، وعليهم أن يفعلوا ذلك على أكمل وجه. قال هانبري إن الأمر يستغرق من أربع إلى خمس سنوات لتطوير المعادلة ، و&مثل ؛ بمجرد تعيينها ، فأنت في الأساس لا تريد تغييرها.&مثل ؛
يعتقد بعض الخبراء أن صانعي الرقائق سيبدأون في تعديل عملياتهم لإدخال المزيد من الغازات الصديقة للبيئة ، خاصة إذا اتخذت الشركات الكبرى إجراءات.&مثل ؛"؛ إذا بدلت TSMC ، أنا&# 39 ؛ أنا متأكد من أن الآخرين سيفعلون ذلك ،&مثل ؛ قال Fonstad. إذا لم تفعل TSMC ذلك ، فقد تستدير الشركات المصنعة الأخرى وتثبت أنها أفضل من TSMC.&مثل ؛
بالنسبة لبعض مراقبي صناعة الرقائق ، فإن العزم على تنظيفها يبدو حقيقياً. وقال لي إن الطلب الكبير الحالي على الرقائق سيساعد صناعة أشباه الموصلات على تحقيق أهداف التنمية المستدامة.
لديهم هوامش عالية ويكسبون الكثير من المال. لذلك حتى لو كانت كل تدابير الكربون الأخضر هذه لها تكلفة ، فيمكنهم تحملها. وهناك المزيد والمزيد من العملاء على استعداد لدفع المزيد مقابل معدات صديقة للبيئة ،&مثل ؛ قال.