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2022-10-27
2022-10-27

永續需求刺激技術發展,半導體戮力同心拚2050淨零排放

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永續議題重要性逐日提升,各國紛紛依照巴黎協定2050淨零排放(Net Zero)目標制定路徑,台灣也在2022年3月發布路徑藍圖,並由行政院環保署著手進行《氣候變遷因應法》修訂。環保署氣候變遷辦公室主任蔡玲儀表示,行政院已經核定2025年溫室氣體排放量下降10%,目前正在討論將2030年20%目標再提升,不過考慮台商回流現況,未來發展還有待討論。

半導體製造過程中所產生溫室氣體將成為淨零關鍵,而根據溫室氣體盤查議定書(GHG Protocol)的定義,溫室氣體排放分為三個範疇(Scope),範疇一(Scope 1)為直接溫室氣體排放,如製造過程產生的碳排;範疇二(Scope 2)為間接排放,如製造業者購買電力而間接產生的碳排;範疇三(Scope 3)則為其他間接排放,如供應鏈合作廠商的碳排。

默克(Merck)電子科技事業體執行長Kai Beckmann舉美國半導體產業為例,其2020年的CO2排放量為4,100萬噸,其中80%屬於Scope 1和Scope 2,代表半導體產業能夠透過改變製程減少碳排放。

淨零排放是半導體產業的共同目標,牽涉產業鏈上下游所有廠商,是業者需要協力克服的關卡,透過開發創新技術、提供新興能源並進行供應鏈分析,再於全球性平台分享成果,半導體業者將能一同邁向零碳未來。

 

先進製程:減碳雙面刃

創新技術是減碳的重要一環,比如受半導體產業注目的5奈米技術,隨著晶片越來越小,性能表現和製造過程中所使用的技術也產生變化。

台積電董事長劉德音在2022年7月SEMICON West美西國際半導體展永續高峰論壇中便提到,先進製程將讓晶片的功耗顯著降低,有助於減少晶片在其生命週期中所產生的碳排放,例如5奈米晶片的能源消耗僅為28奈米的7%,未來3奈米也將進一步延續這項趨勢。因此,使用越先進的製程技術,晶片在其生命週期中所產生的碳排放量也越少。換言之,台積電在製程技術方面的創新,將對整個人類社會減少碳排放量做出顯著的貢獻。

然而,能效提升不代表製造過程中的排放量也能跟著降低,實際上因為晶片複雜度提高,內部配線增加,5奈米晶片製造的碳排放量反而增加。比利時微電子研究中心(imec)永續半導體技術與系統研究計畫主持人Lars-Åke Ragnarsson指出,隨著晶片縮小,晶片內部互連增加,製造所需的步驟也隨之增多,而製程中沉積和蝕刻所使用的氣體將進一步提高溫室氣體排放量,這時候就需要採用極紫外光微影製程(EUV)技術減少製程步驟來改善碳排放情形。

 

再生能源/替代材料實現綠色製造

尋找再生能源並研發替代材料同為減碳解決之道,各家材料供應商紛紛推出各式解決方案,例如列為2050年淨零路徑電力來源的氫能,其具備可儲存並進行遠距傳輸的優勢,能夠實現國家間能源運輸,日澳政府近年便積極推動氫能供應合作計畫,將液態氫從澳洲運至日本。

亞東工業氣體(Air Liquide Far Eastern)總裁Olivier Letessier表示,氫能雖然無法解決半導體淨零路徑上的所有問題,卻依舊扮演重要角色,對能源轉型來說不可或缺,而亞東工業氣體致力協助產業有效提高能源效率,善加利用再生能源,也推出其他解決方案,例如生質氣體。目前多家廠商皆投入氫能,隨著氫能採用率上升,其價格也將隨之降低,未來可望成為關鍵能源。

作為特種材料供應商,索爾維(Solvay)透過科學和創新方法應對環境和社會上的挑戰,推出新產品減少半導體製程中產生的廢棄材料。Solvay電子化學技術解決方案全球營銷總監Floryan De Campo舉Solvay以聚偏二氟乙烯(PVDF)的回收,以及Solvay推出的兩項產品Interox和Solvaclean為例。藉由循環利用聚偏二氟乙烯,可減少約30%的工業廢棄物。Interox為過氧化氫(H2O2)產品,H2O2可用於清洗晶片雜質和晶片蝕刻,為綠色氧化劑,分解為對環境無害的水和氧;Solvaclean則是不含C2F6、CF4和NF3,對環境更友善的替代氣體配方。以Solvaclean來清洗半導體製程中的反應室,可讓半導體製程在環境永續方面,有明顯的改善。

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孤軍減碳難 產業合作加速永續轉型

邁向淨零排放的過程中,無論是合作開發新技術或和供應鏈合作減碳,企業互助合作都是成功關鍵。施耐德電機(Schneider Electric)建議遵循S-D-D企業永續發展路程,即制定戰略(Strategize)、數位化(Digitize)與去碳化(Decarbonize)三個具體行動,才能透過數位化提升營運效率,並藉助電力化達到節能減碳,掌握綠色未來的致勝關鍵。

施耐德亞太區永續發展事業部副總經理吳怡鳳表示,施耐德電機自去年四月啟動零碳專案,目標期望在2050年與1,000家供應商合作將溫室氣體排放量減半。截至2022年7月,已有超過1,000家供應商加入計畫。但她也提醒,其中超過七成業者尚未將排放量資料化。因此,如何善用數位化工具量化自身企業數據指標,並加以評估、改善與追蹤將成佈局永續的第一個步驟。

SEMI國際半導體產業協會於2022年正式成立SEMI台灣永續製造委員會,將成為半導體產業永續轉型互助的國際平台。首屆由南亞科技副總經理吳志祥擔任主席與工業技術研究院胡竹生資深副總暨協理擔任副主席,南亞科技副總經理吳志祥於主席授證儀式致詞時表示,肯定SEMI建立全球平台的目標,並期於未來帶領SEMI台灣永續製造委員會,透過SEMI國際永續倡議平台密切合作,共同舉辦永續相關活動,加速產業永續轉型升級,成為半導體產業的超級力量。