芯片行業(yè)不可告人的小秘密
樂文瀾（Michal Lev-Ram）
2024-02-13
英特爾正在美國亞利桑那州菲尼克斯附近新建兩家芯片工廠，這也是美國芯片行業(yè)建設熱潮的一部分。圖片來源：COURTESY OF INTEL CORPORATION
2021年9月24日,，英特爾（Intel）在美國亞利桑那州錢德勒的兩家計算機芯片新工廠破土動工,。全美眾多公司都在競相完成這樣的項目,，以滿足對半導體看似無止境的需求,。背景里塵土飛揚、堆滿鋼鐵,，還有推土機出鏡,，英特爾的首席執(zhí)行官帕特·基辛格站在講臺上，向共聚一堂紀念這一時刻的人群發(fā)表講話,?！斑@是不是令人嘆為觀止？”他指著身后巨大的建筑工地說,?！叭绻@還不能讓你感到興奮不已,，那就自查一下脈搏?！?/p>
英特爾在美國亞利桑那州菲尼克斯附近的園區(qū)計劃確實引人注目：這家芯片巨頭將向該項目投入200億美元，并表示新工廠（或稱晶圓廠）將創(chuàng)造數(shù)千個就業(yè)崗位,，更不必提及此舉將大幅提升國內(nèi)制造用于個人電腦和數(shù)據(jù)中心服務器等產(chǎn)品的半導體的產(chǎn)能,。但最近芯片制造業(yè)的繁榮也有不那么值得慶賀的一面——不僅僅是英特爾一家企業(yè)，也不僅僅是亞利桑那州一個地區(qū),。批評人士擔心,，新工廠可能會加劇日益嚴重的氣候危機，導致化學物質(zhì)破壞環(huán)境,，并耗盡含水層,。原因是雖然半導體芯片是在“無塵室”中制造的，但實際上制造過程相當骯臟,。
生產(chǎn)指甲蓋大小的電子元件是一個復雜且耗能的過程,。根據(jù)能源管理供應商施耐德電氣公司（Schneider Electric）的數(shù)據(jù)，大型晶圓廠每小時可以使用100兆瓦時的電量,，超過了煉油廠或者汽車廠的耗電量,。每個半導體工廠每天還要消耗超過100萬加侖（約3,785,411.784升）的水，此外,，每年還會產(chǎn)生數(shù)千噸的化學廢物,。
更重要的是，減輕環(huán)境危害所面臨的挑戰(zhàn)可能很快就會變得更加嚴峻,。用于制造高端芯片的新技術需要耗費更多的能源,，因此潛在上是更大的碳排放源。盡管該行業(yè)在芯片清潔生產(chǎn)方面取得了進展,，但仍然有大量的工作需要做,。
誠然，芯片制造業(yè)的回流有諸多的好處,，包括加強供應鏈,，甚至提高美國的安全水平，這是聯(lián)邦政府宣布實施由美國總統(tǒng)喬·拜登于2022年簽署的《芯片與科學法案》（CHIPS and Science Act）的原因之一,。該法案授權稅收抵免,，并提供近530億美元的補貼，以激勵半導體公司加大對國內(nèi)研究和制造的投資,。到目前為止,，該法案似乎已經(jīng)奏效。
自《芯片與科學法案》頒布以來,，許多芯片制造商已經(jīng)承諾投入數(shù)十億美元建設新工廠,。除了在亞利桑那州新建工廠外,，英特爾在俄亥俄州的工廠也已經(jīng)破土動工。與此同時,，為英偉達（Nvidia）生產(chǎn)大部分處理器的中國臺灣芯片制造商臺積電（TSMC）也在亞利桑那州擴張,，投資400億美元建廠，據(jù)報道這是美國歷史上最大的國外投資之一,。內(nèi)存芯片制造商美光科技（Micron Technology）也計劃在公司的總部所在地美國愛達荷州博伊西建造一家大型工廠,。
業(yè)界對《芯片與科學法案》的支持不足為奇。（有530億美元的財政激勵措施,，誰會不支持呢,？）不過，所有這些擴張都是要付出代價的,。英特爾及其競爭對手如今發(fā)現(xiàn)它們必須聯(lián)合起來研發(fā)更清潔的制造工藝,。畢竟，它們能否充分利用政府的財政激勵措施,，并實現(xiàn)為公司設定的雄心勃勃的可持續(xù)發(fā)展目標,，在很大程度上取決于它們自身的能力。例如,，英特爾已經(jīng)承諾到2040年實現(xiàn)全球業(yè)務的溫室氣體凈零排放,。
這就是為什么在2022年11月，即《芯片與科學法案》簽署數(shù)月后,，半導體行業(yè)成立了一個由60個創(chuàng)始成員組成的新組織,，旨在加速減少溫室氣體排放。
英特爾的首席可持續(xù)發(fā)展官托德·布雷迪表示：“我們無法獨自完成這項工作,?！辈祭椎显?8年前加入該公司，他說,，雖然今天面臨的挑戰(zhàn)需要全行業(yè)的支持及合作,，但英特爾幾十年來一直在可持續(xù)生產(chǎn)實踐方面取得進展。
布雷迪稱,，該公司的碳排放量在2006年達到峰值,，此后由于對可再生能源的依賴日益增加，碳排放量一直在下降,。在全球范圍內(nèi),，英特爾目前93%的電力來自太陽能和風能等“清潔”能源。
然而,，這些能源需求依然巨大,。2020年，一篇題為《追逐碳：計算機難以捉摸的環(huán)境足跡》（Chasing Carbon: The Elusive Environmental Footprint of Computing）的論文發(fā)現(xiàn),，芯片制造是消費電子產(chǎn)品碳排放的主要來源,，而不是在其整個生命周期內(nèi)的使用,，并且制造過程可能會更加耗能。
研究人員,、論文合著者卡羅勒-讓·吳在接受《財富》雜志的采訪時表示：“制造設計更為先進的[芯片]的新晶圓廠對電力的需求會更大,。”
英特爾及其競爭對手有充足的理由繼續(xù)減少碳足跡,，這不僅僅是因為它們雄心勃勃的目標,。雖然美國的大多數(shù)新興和現(xiàn)有的半導體中心都歡迎它們的投資，但當?shù)厣鐓^(qū)和組織也擔心對環(huán)境造成影響,。
水的使用尤其令人擔憂，尤其是在亞利桑那州等水資源并不豐富的地區(qū),。芯片在制造過程中必須用超純水沖洗,，此外，數(shù)據(jù)中心也要用水冷卻設備,。
但在這些方面,，英特爾等公司也取得了進展，清洗后循環(huán)使用水的比例越來越高,。英特爾指出,，它已經(jīng)在美國和印度實現(xiàn)了“凈正向用水”，而且即便是在新建工廠和增加用水量的情況下,，也將于2030年之前在所有國家實現(xiàn)同樣的目標,。為了全面實現(xiàn)這一目標，公司還與非營利組織開展合作,。這些項目,，比如幫助當?shù)厣鐓^(qū)更有效地利用水資源，抵消了生產(chǎn)過程中主要因為蒸發(fā)而損失的水資源,。
目前使用的數(shù)種能夠?qū)Νh(huán)境造成危害的化學物質(zhì)都被排放到大氣中,，因此，要在芯片制造過程中使用更環(huán)保的化學物質(zhì),，還有很多工作需要做,。在英特爾位于亞利桑那州的園區(qū)，新工廠尚未完工,，該公司已經(jīng)每季度排放約兩噸有害空氣污染物,。
英特爾公司的布雷迪指出，在這一領域,，全行業(yè)齊心協(xié)力就能夠有所作為,，從而找到有害化學物質(zhì)的替代品。他說,，這是芯片制造過程中最骯臟的部分,?！缎酒c科學法案》在鼓勵做大做快的同時，也讓芯片制造商更有必要采取行動,，包括減少使用會產(chǎn)生溫室氣體的化學品,。畢竟，芯片制造業(yè)回流在為國內(nèi)創(chuàng)造就業(yè)機會的同時,，也使污染離我們更近了,。
布雷迪說：“我們在制定2040年目標時，就知道我們將繼續(xù)擴張,。這將是一項艱巨的任務,。”（財富中文網(wǎng)）
譯者：Zhy
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