《ESG Weekly》:半導(dǎo)體硅片企業(yè)如何節(jié)能減排?

文章來(lái)源:科創(chuàng)板日?qǐng)?bào)金博2024-03-17 10:02

  《科創(chuàng)板日?qǐng)?bào)》3月15日訊(研究員金博)半導(dǎo)體是電子信息產(chǎn)業(yè)的核心。芯片技術(shù)正越來(lái)越多應(yīng)用在智能手機(jī)、新能源汽車、智慧城市等領(lǐng)域,成為推動(dòng)社會(huì)進(jìn)步、增進(jìn)生活福祉的科技“大腦”。
 
  不過(guò),在全球都在推進(jìn)環(huán)境保護(hù)事業(yè)、中國(guó)明確提出雙碳目標(biāo)的背景下,一個(gè)事實(shí)目前還不為公眾所周知:不斷迭代更新的半導(dǎo)體技術(shù)產(chǎn)品是在為節(jié)能減排作貢獻(xiàn),如最新一代的半導(dǎo)體氧化硅器件,已能降低50%的能耗;但圍繞芯片半導(dǎo)體的制造生產(chǎn)本身,則是一個(gè)高能耗行業(yè)。
 
  這是因?yàn)椋酒圃煨袠I(yè)的產(chǎn)業(yè)鏈極其復(fù)雜,整個(gè)產(chǎn)業(yè)鏈僅工序就超過(guò)3000道,對(duì)水、電、氣均有很高要求。不僅如此,配套的半導(dǎo)體相關(guān)設(shè)備的生產(chǎn)制造,也都需要電力支撐。因此,芯片制造業(yè)也是對(duì)能源、水、化學(xué)品和原材料要求非常高的資源密集行業(yè)。
 
  魚(yú)與熊掌能否得兼,能否既享受到科技進(jìn)步帶來(lái)的舒適便利,同時(shí)也不影響甚至破壞環(huán)境?值得深入思索。
 
  節(jié)能減排事業(yè),當(dāng)然需要全社會(huì)的關(guān)注和參與。具體到半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)鏈的各參與方,我們可以看看,比如在最上游的半導(dǎo)體硅片領(lǐng)域,企業(yè)能夠做些什么?
 
  電、水、氣:半導(dǎo)體硅片行業(yè)的減排壓力
 
  半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè),主要包括集成電路、光電子器件、分立器件和傳感器件等產(chǎn)品。其中集成電路在整個(gè)產(chǎn)業(yè)中占比最高,超過(guò)80%。
 
  而材料是半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的基石:一代技術(shù),依賴于一代工藝;一代工藝,則依賴一代材料和設(shè)備去實(shí)現(xiàn)。材料就這樣處在了半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)鏈的最上游。
 
  硅片,則是生產(chǎn)集成電路等半導(dǎo)體產(chǎn)品的關(guān)鍵材料。這是因?yàn)椋诒姸喟雽?dǎo)體原材料中,硅具有如下優(yōu)點(diǎn):
 
  其一、硅熔點(diǎn)高、禁帶寬度大,可廣泛運(yùn)用于高溫、高壓器件;其二、硅具有天然優(yōu)質(zhì)絕緣氧化層,在晶圓制造時(shí),可減少沉積絕緣體工序,從而減少生產(chǎn)步驟并降低制造成本;其三,這一點(diǎn)可能更為重要,硅在自然界中儲(chǔ)量極其豐富,在地殼中約占27%,其開(kāi)發(fā)成本顯著低于其他半導(dǎo)體材料。
 
  正由于硅的這些天然特性,硅片成為半導(dǎo)體行業(yè)重要的基礎(chǔ)材料,目前產(chǎn)量最大,應(yīng)用范圍也最廣,占全部半導(dǎo)體材料供應(yīng)的90%以上。
 
  由此,在整個(gè)半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)鏈中,硅片行業(yè)占據(jù)了基礎(chǔ)一環(huán)。不過(guò),這也因此對(duì)提供整個(gè)行業(yè)基礎(chǔ)產(chǎn)品的硅片生產(chǎn)制造企業(yè),在節(jié)能減碳方面,提出了嚴(yán)峻挑戰(zhàn)。
 
  知名咨詢公司麥肯錫的報(bào)告,總結(jié)半導(dǎo)體行業(yè)的碳排放主要來(lái)自三類:
 
  一是排放直接來(lái)自晶圓廠,主要是具有高氣候變暖潛能值的工藝氣體和傳熱流體,它們可能會(huì)泄漏到大氣中;二是排放來(lái)自購(gòu)買的電力、蒸汽、加熱和冷卻設(shè)備;三是包括公司產(chǎn)業(yè)鏈中的所有其他間接排放。
 
  比如,制造過(guò)程中所必需的擴(kuò)散爐,其運(yùn)轉(zhuǎn)溫度必須達(dá)到648至1094攝氏度之間,這要耗費(fèi)巨大的電量。而目前電能支持主要還靠化石燃料。
 
  以臺(tái)積電為例,據(jù)公開(kāi)數(shù)據(jù),2020年臺(tái)積電用電量為169億度,超過(guò)當(dāng)年整個(gè)臺(tái)北市的用電量。
 
  彭博社報(bào)道稱,2017年到2020年,臺(tái)積電的溫室氣體排放量已超過(guò)美國(guó)通用汽車公司。一年的耗電量,約等于斯里蘭卡的民用電量,而該國(guó)人口為2100萬(wàn)。
 
  半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的制造生產(chǎn)過(guò)程,對(duì)用水量也有很高要求。比如需用純水對(duì)芯片雜質(zhì)進(jìn)行沖洗,而純水來(lái)自淡水凈化,必須占用大量水資源。資料顯示,用水量大、廢氣排放量大,也是集成電路制造行業(yè)污染排放的共同特點(diǎn)。此外,集成電路制造業(yè)還大量使用對(duì)環(huán)境破壞較大的有機(jī)物。
 
  由此可見(jiàn),在全球保護(hù)環(huán)境呼聲高漲的共同背景下,對(duì)半導(dǎo)體行業(yè)的節(jié)能減碳要求也在水漲船高,這使得硅片企業(yè)們必須想出更多應(yīng)對(duì)之道。
 
  中國(guó)硅片企業(yè)如何應(yīng)對(duì)?
 
  伴隨龐大的對(duì)芯片產(chǎn)品的市場(chǎng)需求,中國(guó)的半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)正蓬勃興起。圍繞硅片領(lǐng)域的研發(fā)和生產(chǎn)制造,已成為中國(guó)半導(dǎo)體行業(yè)的重要領(lǐng)域,目前在科創(chuàng)板上市公司中,已出現(xiàn)滬硅產(chǎn)業(yè)、立昂微、弈斯偉、神工股份等一批硅片企業(yè)。
 
  為了解國(guó)內(nèi)硅片企業(yè)在節(jié)能減排方面的狀況,《科創(chuàng)板日?qǐng)?bào)》記者從科創(chuàng)板上市公司中,挑出滬硅產(chǎn)業(yè)和天岳先進(jìn)這兩家進(jìn)行案例研究,通過(guò)公司官網(wǎng)、公開(kāi)發(fā)布的ESG報(bào)告等信息,看看實(shí)際操作情況。
 
  總的來(lái)看,這兩家上市公司在減少溫室氣體排放、節(jié)約能源、使用清潔能源、進(jìn)行清潔技術(shù)更新方面,都采取了一些積極舉措:
 
  比如在減少溫室氣體排放環(huán)節(jié),針對(duì)酸堿廢氣的處理,滬硅產(chǎn)業(yè)“采用濕式洗滌塔處理酸堿廢氣,將洗滌液與廢氣中的污染物充分接觸,以中和廢氣中所含的酸性、堿性污物,達(dá)標(biāo)后再通過(guò)出口煙筒排至大氣”;
 
  天岳先進(jìn)則是通過(guò)新技術(shù)帶動(dòng)廢氣減排,“采用先進(jìn)的酸堿排風(fēng)工藝,增強(qiáng)氣液混流反應(yīng)效率,提高處理效率; 針對(duì)車間生產(chǎn)過(guò)程排放的有機(jī)廢氣,結(jié)合活性炭吸附技術(shù)與噴淋塔水洗,實(shí)現(xiàn)有機(jī)廢氣高效清潔,多方式節(jié)能技改實(shí)現(xiàn)污染物排放總量有效降低”。
 
  在節(jié)約能源環(huán)節(jié),滬硅產(chǎn)業(yè)“建立了熱力回收系統(tǒng)。新傲科技動(dòng)力站裝有3臺(tái)熱回收冷水機(jī)組,通過(guò)對(duì)原有冷卻塔散出的熱量,進(jìn)行回收制成熱水,并接到動(dòng)力站熱水供應(yīng)系統(tǒng)中,可節(jié)約大量電能,減少二氧化碳的間接排放。報(bào)告期內(nèi),回收的熱量總計(jì)約2400萬(wàn)千瓦時(shí),相當(dāng)于風(fēng)冷熱泵節(jié)省用電約800萬(wàn)千瓦時(shí)”。
 
  滬硅產(chǎn)業(yè)還“積極開(kāi)發(fā)清潔能源,推動(dòng)光伏發(fā)電項(xiàng)目建設(shè),太陽(yáng)能發(fā)電量累計(jì)達(dá) 850 萬(wàn)千瓦時(shí)”。
 
  天岳先進(jìn)則積極公司節(jié)能減排文化建設(shè),“推進(jìn)推行無(wú)紙化辦公,更新ERP,OA系統(tǒng),形成綠色辦公氛圍,提供早晚班車、設(shè)置新能源車輛充電樁、發(fā)放綠色出行補(bǔ)助等多項(xiàng)措施,鼓勵(lì)員工綠色出行”。
 
  相較來(lái)看,滬硅產(chǎn)業(yè)在ESG報(bào)告的制定發(fā)布、官網(wǎng)細(xì)節(jié)條款等方面,做得更細(xì)致全面。不過(guò),和臺(tái)積電、意法半導(dǎo)體等行業(yè)相對(duì)領(lǐng)先公司相比,這幾家公司在節(jié)能減排領(lǐng)域的探索,還處在比較早期階段。
 
  作為資本、人力、技術(shù)密集的高精密制造業(yè),包括硅片企業(yè)在內(nèi)的芯片行業(yè)公司,在技術(shù)創(chuàng)新引領(lǐng)時(shí)代方面,已經(jīng)走在了前面。有能力者強(qiáng),有心力者遠(yuǎn)。對(duì)芯片行業(yè)公司提出更高要求,相信不僅僅是一種心愿,也是環(huán)保時(shí)代對(duì)領(lǐng)先者的祝福和期待。
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