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| 本文作者： 吳優(yōu) | 2021-11-17 17:33 |
“碳中和”涉及行業(yè)領(lǐng)域眾多，如果仔細(xì)分析碳排放的主要來(lái)源，便能發(fā)現(xiàn)半導(dǎo)體公司會(huì)從底層技術(shù)和最終排放兩個(gè)層面影響碳中和，是推動(dòng)全球碳中和至關(guān)重要的一環(huán)。
根據(jù)世界資源研究所的數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，2017 年全球碳排放主要來(lái)源包括發(fā)電供熱 42%、制造和建筑業(yè) 23%、工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程 9.7%，交通運(yùn)輸 7.5%，聚焦中國(guó)，發(fā)電供熱行業(yè)占 30.4%，交通運(yùn)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(shí)現(xiàn)碳中和目標(biāo)需要發(fā)電供熱行業(yè)和交通運(yùn)輸行業(yè)做出變革，這也為長(zhǎng)期以來(lái)只是在有國(guó)家補(bǔ)貼業(yè)績(jī)上漲，補(bǔ)貼減少或沒有補(bǔ)貼業(yè)績(jī)下降的光伏風(fēng)能發(fā)電和新能源汽車等產(chǎn)業(yè)帶來(lái)了機(jī)遇。
按照《2030 年前碳達(dá)峰行動(dòng)方案》，到 2030 年，風(fēng)能、太陽(yáng)能發(fā)電總裝機(jī)總量到 12 億千瓦以上，但截止 2020 年，全球光伏裝機(jī)容量才 0.76 億千瓦，之間存在巨大的增量空間。隨之而來(lái)的便是太陽(yáng)能發(fā)電板、單晶硅發(fā)電板需求量增大，光伏發(fā)電領(lǐng)域的半導(dǎo)體需求量增多。
而在汽車領(lǐng)域，新能源汽車所消耗的半導(dǎo)體數(shù)量是傳統(tǒng)燃油車的 3 至 4 倍，MCU 需求量增長(zhǎng) 30%。
意法半導(dǎo)體副總裁、中國(guó)區(qū)總經(jīng)理曹志平
“按照整個(gè)新能源車的滲透率，預(yù)計(jì)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?！币夥ò雽?dǎo)體副總裁、中國(guó)區(qū)總經(jīng)理曹志平說(shuō)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(dǎo)體具備耐高溫、高頻率、大功率等優(yōu)勢(shì)，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(lǐng)域發(fā)揮重要作用，成為碳中和浪潮下的半導(dǎo)體“新星”。
光伏、新能源、第三代半導(dǎo)體都是碳中和下技術(shù)趨勢(shì)與半導(dǎo)體公司們的機(jī)遇，半導(dǎo)體公司將如何與碳中和共舞？在意法半導(dǎo)體（ST）2021工業(yè)峰會(huì)上，ST 給出了一些答案。
碳中和大勢(shì)下，半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)更新升級(jí)
2020 年底，ST 承諾到 2027 年實(shí)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(chǎng)布局，推動(dòng)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(duì) ST 而言，智慧出行就是幫助汽車制造商讓每個(gè)人的駕駛更安全、更環(huán)保、更互連，涉及包括電動(dòng)汽車快充電站等配套基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè)?！?/p>
“在電源與能源管理方面，ST 的目標(biāo)是讓不同的行業(yè)能夠全面提高能效，同時(shí)提高可再生能源的使用率。能效的提高更智能的系統(tǒng)設(shè)計(jì)，能效更高的功率半導(dǎo)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(dòng)智能互連物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備大量普及，提供微控制器、傳感器、獨(dú)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(lái)，智能家電增長(zhǎng)強(qiáng)勁，預(yù)計(jì)未來(lái)幾年將進(jìn)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(dǎo)體技術(shù)賦能各個(gè)行業(yè)呢？
在意法半導(dǎo)體的媒體交流活動(dòng)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(shù)創(chuàng)新中心應(yīng)用開發(fā)經(jīng)理李曉先列舉了 ST 在太陽(yáng)能轉(zhuǎn)化方面的具體案例。
李曉先表示，太陽(yáng)能是產(chǎn)生更多能源的綠色方式之一，無(wú)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(yáng)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(huì)用到 ST 高性能MCU、IGBT和隔離設(shè)備等新產(chǎn)品。
“我們安裝的太陽(yáng)能越來(lái)越多，同時(shí)也帶來(lái)一些顧慮：如果這些太陽(yáng)能設(shè)備 5 至 10 年就損壞了，會(huì)造成很大的能源浪費(fèi)。因此太陽(yáng)能設(shè)備的使用壽命也是目前行業(yè)關(guān)注的重點(diǎn)。ST 正通過(guò)一些列技術(shù)延長(zhǎng)太陽(yáng)能設(shè)備的壽命。”
據(jù)李曉先介紹，ST 的通信技術(shù)與智能光伏技術(shù)相結(jié)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(shù)能夠發(fā)布警報(bào)，高效地維護(hù)整個(gè)網(wǎng)絡(luò)，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(chǎng)和應(yīng)用副總裁 Francesco MUGGERI 也表示，ST 正在為風(fēng)能和太陽(yáng)能這兩個(gè)市場(chǎng)產(chǎn)生更多的電子元件，SiC對(duì)于大功率風(fēng)能和太陽(yáng)能都是十分理想的，GaN則尤其針對(duì)太陽(yáng)能系統(tǒng)中的“流”或是微型逆變器。
“針對(duì) SiC，我們已經(jīng)做了大量的投資，收購(gòu) Norstel 垂直整合供應(yīng)鏈，計(jì)劃在 2024 年實(shí)現(xiàn) 40% 的內(nèi)部晶圓供應(yīng)；在 GaN 方面，我們已經(jīng)在法國(guó)圖爾市投入 GaN 生產(chǎn)，很快就會(huì)擁有我們自己的技術(shù)。”
芯片制造節(jié)水省電，半導(dǎo)體大廠碳中和的必修課
碳中和對(duì)半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)提出要求，尤其是對(duì)第三代半導(dǎo)體需求迫切，由此引發(fā)第三代半導(dǎo)體大熱，半導(dǎo)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(yán)重，是否會(huì)讓半導(dǎo)體公司業(yè)務(wù)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(wú)濟(jì)于事？
五個(gè)月前，蘋果在一份報(bào)告中稱，計(jì)劃未來(lái)十年內(nèi)所有的業(yè)務(wù)、生產(chǎn)供應(yīng)鏈及產(chǎn)品生命周期將凈碳排放量降至零，實(shí)現(xiàn)碳中和。
為實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)，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(shè)計(jì)、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(xì)說(shuō)明了其在 2030 年之前將要采取的敢于措施和改變。
不過(guò)，哈佛大學(xué)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(shè)備“碳排放的大部分”，因此臺(tái)積電或?qū)⒊蔀樘O果碳中和最大“攔路虎”。
來(lái)自綠色和平組織的數(shù)據(jù)顯示，臺(tái)積電使用了臺(tái)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(tái)積電 2019 年消耗了約 6300 萬(wàn)噸水，彼時(shí)臺(tái)灣正在經(jīng)歷 50 年來(lái)最嚴(yán)重的旱災(zāi)。
古普塔提出的這一問(wèn)題，不僅是蘋果這類科技公司需要面臨的問(wèn)題，更是廣大半導(dǎo)體公司需要共同面臨的問(wèn)題。
半導(dǎo)體廠商們當(dāng)然也想到了這一點(diǎn)，ST 已經(jīng)承諾 2027 年購(gòu)買的電力 100% 來(lái)自可再生能源發(fā)電，承諾成為半導(dǎo)體行業(yè)中最早實(shí)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(shí)現(xiàn)碳中和，在芯片制造方面設(shè)立了十分先進(jìn)的項(xiàng)目，項(xiàng)目的具體內(nèi)容不便明說(shuō)。“不過(guò)，在對(duì)可持續(xù)，尤其是碳中和的遵循方面，我們比市場(chǎng)中任何其他公司都要走在更前面。”
事實(shí)上，在20多年前，ST 就發(fā)起了可持續(xù)發(fā)展倡議，并在過(guò)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(bào)告。
未來(lái)，ST將會(huì)如何從芯片制造方面推動(dòng)碳中和？我們拭目以待。
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