《ESG Weekly》：半導(dǎo)體硅片企業(yè)如何節(jié)能減排？

　　《科創(chuàng)板日?qǐng)?bào)》3月15日訊（研究員金博）半導(dǎo)體是電子信息產(chǎn)業(yè)的核心。芯片技術(shù)正越來(lái)越多應(yīng)用在智能手機(jī)、新能源汽車、智慧城市等領(lǐng)域，成為推動(dòng)社會(huì)進(jìn)步、增進(jìn)生活福祉的科技“大腦”。

 

　　不過(guò)，在全球都在推進(jìn)環(huán)境保護(hù)事業(yè)、中國(guó)明確提出雙碳目標(biāo)的背景下，一個(gè)事實(shí)目前還不為公眾所周知：不斷迭代更新的半導(dǎo)體技術(shù)產(chǎn)品是在為節(jié)能減排作貢獻(xiàn)，如最新一代的半導(dǎo)體氧化硅器件，已能降低50%的能耗；但圍繞芯片半導(dǎo)體的制造生產(chǎn)本身，則是一個(gè)高能耗行業(yè)。

 

　　這是因?yàn)椋酒圃煨袠I(yè)的產(chǎn)業(yè)鏈極其復(fù)雜，整個(gè)產(chǎn)業(yè)鏈僅工序就超過(guò)3000道，對(duì)水、電、氣均有很高要求。不僅如此，配套的半導(dǎo)體相關(guān)設(shè)備的生產(chǎn)制造，也都需要電力支撐。因此，芯片制造業(yè)也是對(duì)能源、水、化學(xué)品和原材料要求非常高的資源密集行業(yè)。

 

　　魚(yú)與熊掌能否得兼，能否既享受到科技進(jìn)步帶來(lái)的舒適便利，同時(shí)也不影響甚至破壞環(huán)境？值得深入思索。

 

　　節(jié)能減排事業(yè)，當(dāng)然需要全社會(huì)的關(guān)注和參與。具體到半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)鏈的各參與方，我們可以看看，比如在最上游的半導(dǎo)體硅片領(lǐng)域，企業(yè)能夠做些什么？

 

　　電、水、氣：半導(dǎo)體硅片行業(yè)的減排壓力

 

　　半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)，主要包括集成電路、光電子器件、分立器件和傳感器件等產(chǎn)品。其中集成電路在整個(gè)產(chǎn)業(yè)中占比最高，超過(guò)80%。

 

　　而材料是半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的基石：一代技術(shù)，依賴于一代工藝；一代工藝，則依賴一代材料和設(shè)備去實(shí)現(xiàn)。材料就這樣處在了半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)鏈的最上游。

 

　　硅片，則是生產(chǎn)集成電路等半導(dǎo)體產(chǎn)品的關(guān)鍵材料。這是因?yàn)椋诒姸喟雽?dǎo)體原材料中，硅具有如下優(yōu)點(diǎn)：

 

　　其一、硅熔點(diǎn)高、禁帶寬度大，可廣泛運(yùn)用于高溫、高壓器件；其二、硅具有天然優(yōu)質(zhì)絕緣氧化層，在晶圓制造時(shí)，可減少沉積絕緣體工序，從而減少生產(chǎn)步驟并降低制造成本；其三，這一點(diǎn)可能更為重要，硅在自然界中儲(chǔ)量極其豐富，在地殼中約占27%，其開(kāi)發(fā)成本顯著低于其他半導(dǎo)體材料。

 

　　正由于硅的這些天然特性，硅片成為半導(dǎo)體行業(yè)重要的基礎(chǔ)材料，目前產(chǎn)量最大，應(yīng)用范圍也最廣，占全部半導(dǎo)體材料供應(yīng)的90%以上。

 

　　由此，在整個(gè)半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)鏈中，硅片行業(yè)占據(jù)了基礎(chǔ)一環(huán)。不過(guò)，這也因此對(duì)提供整個(gè)行業(yè)基礎(chǔ)產(chǎn)品的硅片生產(chǎn)制造企業(yè)，在節(jié)能減碳方面，提出了嚴(yán)峻挑戰(zhàn)。

 

　　知名咨詢公司麥肯錫的報(bào)告，總結(jié)半導(dǎo)體行業(yè)的碳排放主要來(lái)自三類：

 

　　一是排放直接來(lái)自晶圓廠，主要是具有高氣候變暖潛能值的工藝氣體和傳熱流體，它們可能會(huì)泄漏到大氣中；二是排放來(lái)自購(gòu)買的電力、蒸汽、加熱和冷卻設(shè)備；三是包括公司產(chǎn)業(yè)鏈中的所有其他間接排放。

 

　　比如，制造過(guò)程中所必需的擴(kuò)散爐，其運(yùn)轉(zhuǎn)溫度必須達(dá)到648至1094攝氏度之間，這要耗費(fèi)巨大的電量。而目前電能支持主要還靠化石燃料。

 

　　以臺(tái)積電為例，據(jù)公開(kāi)數(shù)據(jù)，2020年臺(tái)積電用電量為169億度，超過(guò)當(dāng)年整個(gè)臺(tái)北市的用電量。

 

　　彭博社報(bào)道稱，2017年到2020年，臺(tái)積電的溫室氣體排放量已超過(guò)美國(guó)通用汽車公司。一年的耗電量，約等于斯里蘭卡的民用電量，而該國(guó)人口為2100萬(wàn)。

 

　　半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的制造生產(chǎn)過(guò)程，對(duì)用水量也有很高要求。比如需用純水對(duì)芯片雜質(zhì)進(jìn)行沖洗，而純水來(lái)自淡水凈化，必須占用大量水資源。資料顯示，用水量大、廢氣排放量大，也是集成電路制造行業(yè)污染排放的共同特點(diǎn)。此外，集成電路制造業(yè)還大量使用對(duì)環(huán)境破壞較大的有機(jī)物。

 

　　由此可見(jiàn)，在全球保護(hù)環(huán)境呼聲高漲的共同背景下，對(duì)半導(dǎo)體行業(yè)的節(jié)能減碳要求也在水漲船高，這使得硅片企業(yè)們必須想出更多應(yīng)對(duì)之道。

 

　　中國(guó)硅片企業(yè)如何應(yīng)對(duì)？

 

　　伴隨龐大的對(duì)芯片產(chǎn)品的市場(chǎng)需求，中國(guó)的半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)正蓬勃興起。圍繞硅片領(lǐng)域的研發(fā)和生產(chǎn)制造，已成為中國(guó)半導(dǎo)體行業(yè)的重要領(lǐng)域，目前在科創(chuàng)板上市公司中，已出現(xiàn)滬硅產(chǎn)業(yè)、立昂微、弈斯偉、神工股份等一批硅片企業(yè)。

 

　　為了解國(guó)內(nèi)硅片企業(yè)在節(jié)能減排方面的狀況，《科創(chuàng)板日?qǐng)?bào)》記者從科創(chuàng)板上市公司中，挑出滬硅產(chǎn)業(yè)和天岳先進(jìn)這兩家進(jìn)行案例研究，通過(guò)公司官網(wǎng)、公開(kāi)發(fā)布的ESG報(bào)告等信息，看看實(shí)際操作情況。

 

　　總的來(lái)看，這兩家上市公司在減少溫室氣體排放、節(jié)約能源、使用清潔能源、進(jìn)行清潔技術(shù)更新方面，都采取了一些積極舉措：

 

　　比如在減少溫室氣體排放環(huán)節(jié)，針對(duì)酸堿廢氣的處理，滬硅產(chǎn)業(yè)“采用濕式洗滌塔處理酸堿廢氣，將洗滌液與廢氣中的污染物充分接觸，以中和廢氣中所含的酸性、堿性污物，達(dá)標(biāo)后再通過(guò)出口煙筒排至大氣”；

 

　　天岳先進(jìn)則是通過(guò)新技術(shù)帶動(dòng)廢氣減排，“采用先進(jìn)的酸堿排風(fēng)工藝，增強(qiáng)氣液混流反應(yīng)效率，提高處理效率; 針對(duì)車間生產(chǎn)過(guò)程排放的有機(jī)廢氣，結(jié)合活性炭吸附技術(shù)與噴淋塔水洗，實(shí)現(xiàn)有機(jī)廢氣高效清潔，多方式節(jié)能技改實(shí)現(xiàn)污染物排放總量有效降低”。

 

　　在節(jié)約能源環(huán)節(jié)，滬硅產(chǎn)業(yè)“建立了熱力回收系統(tǒng)。新傲科技動(dòng)力站裝有3臺(tái)熱回收冷水機(jī)組，通過(guò)對(duì)原有冷卻塔散出的熱量，進(jìn)行回收制成熱水，并接到動(dòng)力站熱水供應(yīng)系統(tǒng)中，可節(jié)約大量電能，減少二氧化碳的間接排放。報(bào)告期內(nèi)，回收的熱量總計(jì)約2400萬(wàn)千瓦時(shí)，相當(dāng)于風(fēng)冷熱泵節(jié)省用電約800萬(wàn)千瓦時(shí)”。

 

　　滬硅產(chǎn)業(yè)還“積極開(kāi)發(fā)清潔能源，推動(dòng)光伏發(fā)電項(xiàng)目建設(shè)，太陽(yáng)能發(fā)電量累計(jì)達(dá) 850 萬(wàn)千瓦時(shí)”。

 

　　天岳先進(jìn)則積極公司節(jié)能減排文化建設(shè)，“推進(jìn)推行無(wú)紙化辦公，更新ERP,OA系統(tǒng)，形成綠色辦公氛圍，提供早晚班車、設(shè)置新能源車輛充電樁、發(fā)放綠色出行補(bǔ)助等多項(xiàng)措施，鼓勵(lì)員工綠色出行”。

 

　　相較來(lái)看，滬硅產(chǎn)業(yè)在ESG報(bào)告的制定發(fā)布、官網(wǎng)細(xì)節(jié)條款等方面，做得更細(xì)致全面。不過(guò)，和臺(tái)積電、意法半導(dǎo)體等行業(yè)相對(duì)領(lǐng)先公司相比，這幾家公司在節(jié)能減排領(lǐng)域的探索，還處在比較早期階段。

 

　　作為資本、人力、技術(shù)密集的高精密制造業(yè)，包括硅片企業(yè)在內(nèi)的芯片行業(yè)公司，在技術(shù)創(chuàng)新引領(lǐng)時(shí)代方面，已經(jīng)走在了前面。有能力者強(qiáng)，有心力者遠(yuǎn)。對(duì)芯片行業(yè)公司提出更高要求，相信不僅僅是一種心愿，也是環(huán)保時(shí)代對(duì)領(lǐng)先者的祝福和期待。