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“碳中和”涉及行業(yè)領域眾多，如果仔細分析碳排放的主要來源，便能發(fā)現(xiàn)半導體公司會從底層技術和最終排放兩個層面影響碳中和，是推動全球碳中和至關重要的一環(huán)。
根據(jù)世界資源研究所的數(shù)據(jù)統(tǒng)計，2017 年全球碳排放主要來源包括發(fā)電供熱 42%、制造和建筑業(yè) 23%、工業(yè)生產(chǎn)過程 9.7%，交通運輸 7.5%，聚焦中國，發(fā)電供熱行業(yè)占 30.4%，交通運輸 16.2%、制造業(yè)和農(nóng)業(yè)分別占據(jù) 12.4% 和 11.8%。
這意味著，實現(xiàn)碳中和目標需要發(fā)電供熱行業(yè)和交通運輸行業(yè)做出變革，這也為長期以來只是在有國家補貼業(yè)績上漲，補貼減少或沒有補貼業(yè)績下降的光伏風能發(fā)電和新能源汽車等產(chǎn)業(yè)帶來了機遇。
按照《2030 年前碳達峰行動方案》，到 2030 年，風能、太陽能發(fā)電總裝機總量到 12 億千瓦以上，但截止 2020 年，全球光伏裝機容量才 0.76 億千瓦，之間存在巨大的增量空間。隨之而來的便是太陽能發(fā)電板、單晶硅發(fā)電板需求量增大，光伏發(fā)電領域的半導體需求量增多。
而在汽車領域，新能源汽車所消耗的半導體數(shù)量是傳統(tǒng)燃油車的 3 至 4 倍，MCU 需求量增長 30%。
意法半導體副總裁、中國區(qū)總經(jīng)理曹志平
“按照整個新能源車的滲透率，預計到 2026 年，至少需要用到 900 多億顆芯片，2035 年需要用到 1285 億顆芯片。”意法半導體副總裁、中國區(qū)總經(jīng)理曹志平說道。
更值得注意的是，由于氮化鎵（GaN）、碳化硅（SiC）為代表的第三代半導體具備耐高溫、高頻率、大功率等優(yōu)勢，相比硅器件可減低 50% 以上的能源損失，并減小 75% 以上的裝備體積，能夠在5G基建、新能源汽車充電樁、特高壓及軌道交通四大領域發(fā)揮重要作用，成為碳中和浪潮下的半導體“新星”。
光伏、新能源、第三代半導體都是碳中和下技術趨勢與半導體公司們的機遇，半導體公司將如何與碳中和共舞？在意法半導體（ST）2021工業(yè)峰會上，ST 給出了一些答案。
碳中和大勢下，半導體產(chǎn)業(yè)更新升級
2020 年底，ST 承諾到 2027 年實現(xiàn)碳中和，并已經(jīng)從智慧出行、電力與電源、物聯(lián)網(wǎng)和5G市場布局，推動可持續(xù)發(fā)展。
據(jù) ST 總裁兼首席執(zhí)行官 Jean-Marc Chery 的介紹：“對 ST 而言，智慧出行就是幫助汽車制造商讓每個人的駕駛更安全、更環(huán)保、更互連，涉及包括電動汽車快充電站等配套基礎設施的建設?！?/p>
“在電源與能源管理方面，ST 的目標是讓不同的行業(yè)能夠全面提高能效，同時提高可再生能源的使用率。能效的提高更智能的系統(tǒng)設計，能效更高的功率半導體，以及數(shù)字電源控制解決方案?！?/p>
“在物聯(lián)網(wǎng)和 5G 方面，我們希望推動智能互連物聯(lián)網(wǎng)設備大量普及，提供微控制器、傳感器、獨立連接安全解決方案，以及完整系統(tǒng)所需的模擬和電源管理芯片。去年以來，智能家電增長強勁，預計未來幾年將進一步發(fā)展?！?/p>
有了大方向上的戰(zhàn)略規(guī)劃，在踐行可持續(xù)發(fā)展的道路上，ST 具體如何用其底層的半導體技術賦能各個行業(yè)呢？
在意法半導體的媒體交流活動中，ST 亞太區(qū)功率分立及模擬器件產(chǎn)品部，電源與能源技術創(chuàng)新中心應用開發(fā)經(jīng)理李曉先列舉了 ST 在太陽能轉(zhuǎn)化方面的具體案例。
李曉先表示，太陽能是產(chǎn)生更多能源的綠色方式之一，無論是在西部能源站還是工商業(yè)屋頂，都安裝了更多的太陽能，而 ST 有很多高能效的能源轉(zhuǎn)化方案，例如高效率的屋頂光伏產(chǎn)生的轉(zhuǎn)化器，會用到 ST 高性能MCU、IGBT和隔離設備等新產(chǎn)品。
“我們安裝的太陽能越來越多，同時也帶來一些顧慮：如果這些太陽能設備 5 至 10 年就損壞了，會造成很大的能源浪費。因此太陽能設備的使用壽命也是目前行業(yè)關注的重點。ST 正通過一些列技術延長太陽能設備的壽命?！?/p>
據(jù)李曉先介紹，ST 的通信技術與智能光伏技術相結合，一方面能夠有效管理光伏模塊，提高效率，另一方面一旦光伏模塊出現(xiàn)故障，通信技術能夠發(fā)布警報，高效地維護整個網(wǎng)絡，安全性得以保障。
ST 亞太區(qū)功率分立和模擬產(chǎn)品器件部市場和應用副總裁 Francesco MUGGERI 也表示，ST 正在為風能和太陽能這兩個市場產(chǎn)生更多的電子元件，SiC對于大功率風能和太陽能都是十分理想的，GaN則尤其針對太陽能系統(tǒng)中的“流”或是微型逆變器。
“針對 SiC，我們已經(jīng)做了大量的投資，收購 Norstel 垂直整合供應鏈，計劃在 2024 年實現(xiàn) 40% 的內(nèi)部晶圓供應；在 GaN 方面，我們已經(jīng)在法國圖爾市投入 GaN 生產(chǎn)，很快就會擁有我們自己的技術?！?/p>
芯片制造節(jié)水省電，半導體大廠碳中和的必修課
碳中和對半導體產(chǎn)業(yè)提出要求，尤其是對第三代半導體需求迫切，由此引發(fā)第三代半導體大熱，半導體大廠們調(diào)整戰(zhàn)略方向直指碳中和。但芯片制造本身耗電耗水嚴重，是否會讓半導體公司業(yè)務所指，所節(jié)省的能源，所提高的能效，在芯片制造大量能源消耗下，最終無濟于事？
五個月前，蘋果在一份報告中稱，計劃未來十年內(nèi)所有的業(yè)務、生產(chǎn)供應鏈及產(chǎn)品生命周期將凈碳排放量降至零，實現(xiàn)碳中和。
為實現(xiàn)這一目標，蘋果打出一套“碳中和”組合拳，定制 10 年氣候路線圖，并圍繞低碳設計、能源效率、可再生電力、直接減排和碳清除五大支柱定制措施，詳細說明了其在 2030 年之前將要采取的敢于措施和改變。
不過，哈佛大學研究員烏迪特·古普塔（Udit Gupta）在其一篇論文中指出，芯片制造占電子設備“碳排放的大部分”，因此臺積電或?qū)⒊蔀樘O果碳中和最大“攔路虎”。
來自綠色和平組織的數(shù)據(jù)顯示，臺積電使用了臺灣發(fā)電量的近 5%，到 2022 年這一數(shù)字可能上升到 7.2%，另外臺積電 2019 年消耗了約 6300 萬噸水，彼時臺灣正在經(jīng)歷 50 年來最嚴重的旱災。
古普塔提出的這一問題，不僅是蘋果這類科技公司需要面臨的問題，更是廣大半導體公司需要共同面臨的問題。
半導體廠商們當然也想到了這一點，ST 已經(jīng)承諾 2027 年購買的電力 100% 來自可再生能源發(fā)電，承諾成為半導體行業(yè)中最早實現(xiàn)碳中和的公司。
另外，F(xiàn)rancesco MUGGERI 還向雷鋒網(wǎng)透露，ST 為實現(xiàn)碳中和，在芯片制造方面設立了十分先進的項目，項目的具體內(nèi)容不便明說?！安贿^，在對可持續(xù)，尤其是碳中和的遵循方面，我們比市場中任何其他公司都要走在更前面。”
事實上，在20多年前，ST 就發(fā)起了可持續(xù)發(fā)展倡議，并在過去幾年一直努力優(yōu)化水電氣的利用率，在ST的官網(wǎng)上，可以查看自 2010 年起每一年的可持續(xù)發(fā)展報告。
未來，ST將會如何從芯片制造方面推動碳中和？我們拭目以待。
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