臺積電影響蘋果的碳中和目標？芯片產(chǎn)業(yè)碳排放有多大

撰文 | Shushu；編輯 | 郭郭

這是《環(huán)球零碳》的第628篇原創(chuàng)

過去幾年，半導體公司一直專注于解決芯片短缺問題，并將精力集中在增加供應上。但現(xiàn)在，這些半導體公司的終端客戶越來越關注其產(chǎn)品的綠色低碳和可持續(xù)性。

這些終端客戶，比如蘋果公司，要求他們的供應商（包括半導體公司）加大力度減少溫室氣體（GHG）排放，以實現(xiàn)整個供應鏈的凈零碳排放。有興趣了解可閱讀《環(huán)球零碳》的《蘋果要清理供應商，不搞碳中和就出局》一文。

眾所周知，臺灣積體電路制造股份有限公司，簡稱臺積電，是蘋果的重要供應商。然而，曾有外媒報道稱，蘋果2030年達到100%碳中和的目標可能會因為臺積電而面臨危險。

這是因為，半導體制造，是一個碳排放比較密集的產(chǎn)業(yè)。那么，一家半導體公司一年的碳排放是多少？

以臺積電舉例，據(jù)彭博社的數(shù)據(jù)，2017年臺積電排放600萬噸碳，2019年排放800萬噸，2020年排放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，半導體能夠滿足機器學習、人工智能、游戲、區(qū)塊鏈等日益增長的計算需求，在一些領域也能幫助高效減碳，為何其自身的碳排放卻如此之高？

這里面主要有兩個問題：半導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。

哈佛大學曾做過一項研究顯示，對于許多類型的移動和數(shù)據(jù)中心設備來說，硬件制造業(yè)是現(xiàn)在主要的碳排放源。

半導體行業(yè)本身的高碳排，加之來自終端客戶的減排壓力，按理這些半導體企業(yè)在這方面應當尤其重視。

然而，綠色和平組織卻指出，作為全球半導體產(chǎn)業(yè)龍頭之一的臺積電，似乎并未積極地追求能源轉型。它的轉型步調(diào)跟不上它的擴張速度，雖已訂定環(huán)保目標，但不管在減碳還是使用再生能源方面，所有的時程都不夠積極，這不僅將對氣候造成傷害，未來也將回頭影響臺積電自身的產(chǎn)品競爭力。

那么，對于臺積電這類半導體企業(yè)而言，為何沒有積極進行能源轉型？目前半導體行業(yè)的減碳困境又在何處？

01 造芯到底要用多少電？

如果說，蘋果2030年達不到100%碳中和的目標是因為臺積電，那給臺積電帶來“惡名”的罪魁禍首是芯片生產(chǎn)和制造。

哈佛大學研究員烏迪特·古普塔（Udit Gupta）曾表示，芯片制造占電子設備“碳排放的大部分”。

芯片制造的工序超過3000道，配套的半導體設備都需要電力支撐，因此這種制造工業(yè)是能源、水、化學品和原材料的資源密集型產(chǎn)業(yè)。

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大的功率，比如擴散爐的運行溫度為648至1094攝氏度，這都需要耗費巨大的電量。

根據(jù)麥肯錫的報告，總結來說，一個半導體設備制造商的排放可分為以下幾類：

1/范圍1排放直接來自晶圓廠，主要來自具有高全球變暖潛能值的工藝氣體和傳熱流體，它們可能會泄漏到大氣中。

2/范圍2的排放直接來自購買的電力、蒸汽、加熱和冷卻設備。

3/范圍3的排放包括公司價值鏈中的所有其他間接排放。

下圖中可以明顯看到，一個半導體制造商范圍2中的生產(chǎn)制造階段的碳排放占據(jù)比例最大，達25%。

這其中的原因是，半導體生產(chǎn)制造是一個漫長而復雜的過程，耗電量尤其大，且嚴重依賴化石燃料。

以臺積電來說，根據(jù)《臺積公司2020年度氣候相關財務揭露報告》數(shù)據(jù)，2020年，臺積電用電量為169億度，超過整個臺北市的用電量。

彭博社也曾報道，僅臺積電一家公司的耗電量，就與斯里蘭卡2100萬人口用電量并駕齊驅。

如果以現(xiàn)在中國臺灣半導體產(chǎn)業(yè)的發(fā)展趨勢，據(jù)綠色和平組織估計，到2030年，該產(chǎn)業(yè)的耗電量將達到740億度，相當于2021年新西蘭全國人口用電量的2倍。

其中，到2030年臺積電的耗電量也將增加至660億度，這個電量相當于中國臺灣四分之一人口的年用電量。

另外，還值得注意的是，不只耗電量大，半導體產(chǎn)業(yè)的用水量也十分驚人。

在芯片生產(chǎn)的過程中，需用純水對芯片上的雜質進行沖洗。這些純水來自淡水凈化，需消耗大量水資源。以一座大型半導體Fab為例，日均耗水量可達數(shù)千噸。芯片越先進，水資源消耗越多。

02 臺積電能源轉型真的不積極？

雖然半導體行業(yè)碳排放如此之大，但是據(jù)國際環(huán)保機構綠色和平組織最新報告顯示，東亞地區(qū)臺積電、三星電子、立訊精密等13家頭部電子制造企業(yè)，特別是半導體行業(yè)的公司，均未承諾于2030年前實現(xiàn)全范圍使用100%可再生能源，并且其氣候承諾不符合2030年全球控溫1.5攝氏度的目標。

其實，2020年臺積電成為全球首家加入全球再生能源倡議組織(RE100)的半導體企業(yè)，在2021年宣布希望到2050年實現(xiàn)凈零排放，到2030年實現(xiàn)全公司可再生能源使用40%的目標。

但是，研究表明，實現(xiàn)1.5度全球溫控的目標不能只依靠于各行業(yè)到2050年被動減排，2030年主動減排50%是1.5度目標的基本保障。

由此可見，臺積電的減排目前確實是慢了一些。不過，臺積電一直在做最大的努力，將電力來源轉換成清潔能源，購買可再生能源是臺積電的重要舉措。

2022年上半年，“臺積電買走大部分綠電憑證”在中國臺灣引起白熱化的爭議。

據(jù)數(shù)據(jù)統(tǒng)計，去年第一季度全臺灣賣出18萬9646張憑證，相當于1.9億度綠電。其中，被臺積電買走17萬3697張，風電占15萬4966張、光電為1萬8731張。從這一數(shù)據(jù)來看，中國臺灣綠電產(chǎn)出的確被臺積電買走九成以上。

就在上個月，臺積電又與誠新電力（誠新綠能子公司）簽訂總量200億度，每年10億度，為期20年的可再生能源采購合約。臺積電指出，每年10億度電中，臺積電認購其中5億度，此外的5億度則邀請供應商共同認購，預計每年將共同削減50萬公噸二氧化碳排放量。

不過，即使臺積電把中國臺灣市場的綠電掃蕩一空，在使用綠電的比率方面還是完敗給競爭對手，三星和英特爾。

從下圖表中可看到，英特爾的綠電占比達到82％，三星電子達到20.48%，而臺積電僅9%。

綠色和平組織專家鄭楚忻分析，臺積電在社會倡議、節(jié)能和提升能效做了許多努力，但致命缺點是綠電占比在同業(yè)里偏低，用電量、碳排持續(xù)增加，能源轉型速度沒有跟上。

不過這可能跟可再生能源占所在國家和地區(qū)的比例有關。比如，美國的再生能源占整體發(fā)電量25％，讓英特爾采購綠電上有絕對優(yōu)勢。

相較之下臺灣地區(qū)可再生能源只占整體發(fā)電量的6％，綠電供應條件先天不足。因此，臺積電董事長劉德音呼吁，政府要能多多提供綠電，讓我們買得更多。

只是，臺灣地區(qū)政府原訂2025年可再生能源達到20％的目標去年確定跳票，臺積電即使要達成緩慢的2050年凈零碳排、100％使用綠電的目標，也是一項艱巨的挑戰(zhàn)。

03 除買綠電外，半導體產(chǎn)業(yè)還可以怎么減排？

為了在2050年之前走上凈零碳排放的道路，每個半導體公司都需要借助于更積極主動和創(chuàng)新的方法，這意味著要加大對脫碳的投資。

以半導體產(chǎn)業(yè)減排尖子生英特爾為例，該公司承諾，到2040年實現(xiàn)全球業(yè)務的溫室氣體凈零排放。到2030年，在全球業(yè)務中100% 使用可再生電力，并且投資約3億美元用于設施節(jié)能，以實現(xiàn)累計40億千瓦時的能源節(jié)約。

為實現(xiàn)這個減排目標，英特爾兩手抓，不僅自身使用綠電，還聯(lián)合供應商或其他公司提升資源效率，降低能耗。

據(jù)鈦媒體報道，英特爾正與Submer等公司合作，為跨云和通信服務提供商的數(shù)據(jù)中心啟用液浸式散熱試點部署。該方案應用了新的原理，能夠通過液浸式散熱進行熱量回收和再利用。

另外，英特爾還進行環(huán)保投資。比如，它在大型工業(yè)級冷卻器當中使用AI技術來降低工業(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)品和技術解決方案銷售給客戶。

現(xiàn)在對于半導體行業(yè)而言，正處于一個特殊時刻。在減排壓力急劇增加之際，對產(chǎn)品的需求正飆升至前所未有的高度。新的要求必將產(chǎn)生新的工作方式，未來這些企業(yè)在終端客戶的要求，必然會走向可持續(xù)。

（參考文獻詳見公眾號環(huán)球零碳）

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