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作家｜胡巍

头图｜AI生成

本文是#ESG杰出不雅察#系列第130篇著作

本次不雅察障碍词：能源，碳排放

“东谈主工智能数据中心的能源资本马上飞腾，占据了大家头条新闻，但是硬件人命周期中其他要津对环境酿成的影响却鲜少被说起。东谈主工智能硬件的制造经由是能源密集型的，何况具有很深的环境足迹。”Digiconomist首创东谈主、绿色和平组织所发陈诉《芯片制造的障碍节点：跟踪芯片制造中的电力挥霍与碳排放》（下称陈诉）作家之一的Alex de Vries说。

这份陈诉指出，2023年至2024年期间，大家东谈主工智能（AI）芯片制造的用电量增长了350%以上；接头发现，在大家东谈主工智能半导体分娩中心东亚，东谈主工智能芯片制造日益增长的电力需求主要由化石燃料心仪。

Alex de Vries先容：“值得指出的是，芯片制造斡旋在东亚，那儿的电网仍然严重依赖化石燃料，芯片制造商却很少禁受方法来采购可再生能源。东谈主工智能硬件需求的不断升级，探讨与东谈主工智能硬件制造关联的排放加多显得至关病笃。”

跟着东谈主工智能硬件需求呈指数级增长，芯片制造业的绿色转型已不仅是企业社会包袱问题，更是关乎大家步地标的能否达成的障碍来去。

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数字背后的环境代价

半导体制造业的能源挥霍界限已达到令东谈主忌惮的进度。有统计指出，台积电动作大家最大的芯片代工场，其2021年用电量已达191.9亿度，占中国台湾地区总售电量的7.2%，杰出了领有270多万东谈主口的台北市全年用电量。

更令东谈主担忧的是，这一数字还在以惊东谈主的速率增长——台积电2020年用电量还为160亿度，仅一年后就增长了20%。德勤曾预测，到2025年，仅台积电一家公司就将占中国台湾合座能源挥霍的12.5%，而到2028年这一比例可能达到15%。

这种增长趋势并非台积电私有，韩国三星电子预测到2030年在韩国的电力挥霍将达到109TWh，比2021年增长164%，每年的排放量将杰出3200万吨二氧化碳当量，这一数字以致杰出了丹麦2021年的总排放量。

芯片制造的能源密集型本色，源于其复杂的分娩工艺。从融解硅开动，到使用大功率激光进行光刻，再到创造和崇拜真空现象，以及合手续清洁责任，每一个要津皆需要大批的电力赈济。

据统计，半导体制造厂每小时的耗电量高达100兆瓦时，特殊于8万多户北好意思家庭的用电量。特别是极紫外（EUV）光刻技艺，动作7纳米及以下先进制程的中枢开发，其耗电量尤为惊东谈主——2020年，台积电EUV光刻机用电量就达100亿度，占到台积电总用电量的泰半。跟着制程技艺向3纳米、2纳米以致更末节点鼓吹，这一数字还将合手续攀升。

东谈主工智能芯片的爆炸性需求进一步加重了这一趋势。绿色和平组织的陈诉袒露，2023年至2024年期间，大家AI芯片制造的用电量增长了350%以上。到2030年，大家东谈主工智能芯片制造的电力需求臆想将比2023年增长170倍，杰出爱尔兰当今的用电量。

全人命周期视角揭示了芯片产业影响步地的竣工图景。从硅料提纯、晶圆制造、芯片封装到数据中心运行和最终电子毁灭物处理，每个要津皆孝顺了可不雅的碳排放。

半导体产业制造阶段的碳排放主要来自两个方面，即径直的工艺排放和辗转的电力挥霍排放。

在工艺排放方面，半导体制造中使用的特种气体具有极强的温室效应。据英特尔清晰的数据，全氟化碳等气体占其2020年径直温室气体排放（界限1）的近一半，特殊于197万吨二氧化碳。这些气体的大家变暖潜能值（GWP）是二氧化碳的6500-9200倍，自然排放量不大，但步地影响却极为显贵。

电力关联的辗转排放（界限2）界限更为浩荡。由于东亚芯片制造中心的电网碳强度较高，每度电产生的碳排放远高于大家平均水平。以台积电为例，尽管其分娩能效不断普及，但2021年仍产生了约1500万吨二氧化碳当量的辗转排放。三星电子的情况一样严峻，其预测到2030年的年排放量将杰出3200万吨二氧化碳当量。

地舆斡旋度放大了芯片制造业的碳足迹问题。大家约75%的半导体产能斡旋在东亚地区，特别是中国台湾、韩国。而这些地区的电网结构仍严重依赖化石燃料，2023年，韩国58.5%的电力供应来自化石燃料，台湾为83.1%。

地域溜达互异是评估芯片碳足迹的病笃维度。团结家公司在不同地辞别娩的芯片，由于电网结构不同，其辗转排放可能特殊倍之差。举例，使用中国台湾电网（2021年燃煤发电占比约45%）制造的芯片，其碳强度显贵高于使用挪威电网（以水电为主）分娩的同款芯片。这种互异在现时虚浮碳边境休养机制的情况下，曲解了市集竞争，也收缩了企业向清洁能源转型的能源。

由谁崇拜

半导体产业的碳排放包袱需要在总共这个词价值链中进行分派，从联想公司到代工场，从开发供应商到终局品牌，每个要津皆承担着弗成推卸的包袱。

芯片制造巨头无疑是包袱链中最病笃的一环。台积电、三星电子和英特尔动作大家三泰半导体制造商，其分娩经由中的径直排放和能源挥霍组成了行业碳足迹的主体。台积电和三星电子动作碳排放大户，耗电量杰出一些国度的合座用电量，但这些企业领有浩荡的资金实力和技艺才智，理当最初达成能源结构转型。

上游开发与材料供应商一样负有病笃包袱。Applied Materials、ASML、东京电子等半导体开发巨头提供的分娩用具决定了制造工艺的能效上限，但推动绿色制造技艺方面的创新赫然不及。举例，化学材料供应商Solvay SA虽已开发出一些浑浊化学品的替代品，但全氟化碳等强效温室气体仍然在半导体制造中等闲使用。

投资者与金融机构在包袱矩阵中也饰演着病笃、但常被残酷的变装。BlackRock、Vanguard等大型金钱照看公司动作半导体企业的最大股东，有才智通过股东决议和投资决策影响企业的环境计谋，却很少将碳排放动作中枢评估主见。

卑劣科技巨头动作芯片的最终用户和需求驱动者，其包袱辞谢残酷。苹果、微软、谷歌、亚马逊等公司自然已达成本身运营的100%可再生能源标的，但对供应链的碳排放却虚浮敷裕的约束力和赈济方法。

包袱分派必须探讨历史排放与才智原则。台积电、三星等亚洲芯片巨头自然现时排放量大，但其产业地位是在大家电子产业转动经由中形成的，西洋品牌企业始终将高耗能、高浑浊的制造要津外包，却享受了终局产物的绝大部分利润。

这种大家价值链的单干不对等意味着步地包袱也应当共担——终局品牌不仅需要为本身运营的排放崇拜，也应当为供应链排放提供技艺赈济和资金抵偿，才能信得过推动总共这个词产业的绿色转型。

绿色和平组织东亚供应链神气崇拜东谈主Katrin Wu暗示，像Nvidia和AMD这么的无工场硬件公司残酷了东亚供应链对步地的影响。关于他们特殊同业来说，充分说明到其供应链对环境的影响，并与制造商和谐加多可再生能源的使用至关病笃。“硬件公司不错通过径直投资风能和太阳能容量，签署电力购买公约，并专揽其影响力来见识电网中可再生能源的更高比例来克服可再生能源瓶颈。”

减排旅途：从工艺创新到可再生能源应用

濒临严峻的能源挥霍与碳排放挑战，半导体产业亟需一套系统性的技艺惩办决策。

工艺优化与开发能效普及组成了最径直的减排蹊径。台积电展示了一些到手案例——通过与供应商和谐调动厂房开发的电力变压器，将运转效果由98.3%普及至99%。限度2024年5月，台积电在12座先进制程晶圆厂和1座先进封测厂中已导入2435颗高效果变压器，运筹帷幄节电6600万度、减碳3.2万吨。

特种气体替代是半导体制造业特有的减排杠杆。当今芯片分娩中渊博使用的全氟化碳等气体，其温室效应是二氧化碳的数千倍。英特尔发起了一项跨行业的研发倡议，标的是寻找大家变暖效应更低且更环保的化学品，并开发新的减排开发。理念念情况下，半导体产业应当建立肖似蒙特利尔议定书的多边机制，共同淘汰高GWP气体的使用。

东谈主工智能赋能能效照看展现了新兴技艺的减排后劲。芯片制造经由中产生的海量数据为AI优化提供了基础，通过机器学习算法分析开发运行参数、环境条目和能耗数据，不错找出最优的分娩能效模式。应用材料公司已开动专揽AI优化芯片制造开发的调度和崇拜，减少非分娩性能耗。

芯片制造是水资源密集型产业，每个工艺表率之间需要使用超纯水冲洗半导体晶圆，而制程工艺越先进、触及的表率就越多。水处理和高纯水制备挥霍大批能源，而能源分娩又需要水冷却，形成耦合轮回。英特尔已意志到这一问题，发布了净正水快乐，即尽可能量入为主用水并资助水利神气，保证为当地提供超出芯片制造挥霍量的淡水资源供应。

除了上述旅途，可再生能源的径直应用才是愈加根柢的惩办决策。接头标明，在大家界限内，可再生能源已成为最低廉的能源形状之一——2023年，亚太地区公用业绩光伏太阳能发电的平准化电力资本平均下跌了23%。

资本对比极具劝服力：中国大陆2025年燃煤电价预测为90好意思元/兆瓦时，而可再生能源电价仅为48好意思元/兆瓦时，何况会在2030年下跌到31好意思元/兆瓦时。在日韩和欧洲，这种差距愈加赫然，预测到2050年欧洲自然气电价将是可再生能源电价的13.3倍。经济性照旧不再是梗阻，半导体企业需要克服的是始终购电公约的坚硬艰苦和电网接入的技艺挑战。

通过工艺创新、可再生能源替代与全人命周期照看，行业有望在2030年前将AI芯片制造的电力需求增长限度在合理区间。这一标的的达成需要芯片巨头、终局品牌与计谋制定者的协同业动——从签署始终购电公约到建立碳足迹追想体系，每一步皆需直面利益博弈与技艺壁垒——毕竟，芯片不应以灭亡改日为代价。

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