2023半导体在向绿色世界过渡中的关键作用（英）

关键角色半导体 在过渡中 一个绿色的世界 INTROD 2半导体在向绿色世界过渡中的关键作用 UCTION 随着人类和机器生成的数据，IT能力，AI和连接性的蓬勃发展，到2030年，全球半导体市场可能会翻一番 ，从5500亿欧元增加到超过 1万亿欧元。1. 然而,这种快速增长正在产生环境问题:原材料和化学产品的日益密集的使用、工艺气体的大量排放等。 由于可持续战略在满足消费者、投资者和监管机构方面发挥着核心作用 期望，半导体参与者必须通过从半导体组件的设计阶段整合环境因素来解决这些问题。 1.“半导体市场规模，份额，趋势|行业预测[2021-2028]”财富商业见解，2021 3 耗电量: 制造商的关键能源问题 与半导体行业相关的绝大多数（近80％）温室气体排放是由于直接使用能源（范围1和2）2. 电力是用于操作芯片制造过程中涉及的配件和数百种工具的主要能量来源。根据来自 根据国际能源署的数据，到2020年，半导体行业将消耗全球约2.5％的电力。为了满足该行业的增长前景，预计到2030年将消耗高达3.5倍的电力。 因此，电力消耗对制造商来说是一个关键问题，因此突出了实施能源优化战略和从可再生能源采购作为短期优先事项的必要性。 优化该行业公司的能源消耗始于工具使用的能源，首先是 改进它们（先进的蚀刻技术，提高的光刻速度等）或用节能替代品代替它们。 同时，制造商可以使用数据，物联网和AI功能来实施智能控制系统，以耦合和调节装置和工具。 例如，使用人工智能和机器学习分析生产数据可以将机器停机时间减少一半，并将制造效率提高5-20%。 这种优化还可以帮助节约能源并减少制造业的碳足迹3. 为了减少与半导体行业配件相关的能耗，有一些方法 向节能建筑过渡，不仅通过减少能源损失和回收产生的热量，而且通过优化洁净室的能源消耗（降低气压，增加湿度，消除泄漏）以及更好地利用通风和照明（例如使用LED）。 制造商电力战略的另一个方面与他们的供应有关。 对于他们的网络供应，制造商可以鼓励从公用事业的可再生能源购买能源 ， 私人供应商，甚至通过电力购买协议(PPAs)。同时，使用自主能源为其运营供电(光伏、燃料电池 电池储能系统)将加快向更清洁能源供应的过渡。 2.“半导体行业的可持续性挑战”，TechXplore，2020 3.“人工智能和机器学习如何彻底改变制造业”，福布斯 4半导体在向绿色世界过渡中的关键作用 水、气体和半导体材料： 可持续性问题 除了电外，通常以超纯形式使用的水是芯片制造过程中的第二关键原材料。 消除可能影响芯片性能的所有杂质（例如金属离子，悬浮颗粒或各种细菌）是非常耗能的过程，不仅因为所需的原水量，而且还因为使用了许多硬件（泵，过滤器等）。 为了跟上行业增长预测的步伐，到2030年，相关的水需求可能会增加2.3倍4. 水循环利用计划的发展，结合使用更环保的化学品，将减少超纯水的压力。 虽然对于制造集成电路来说是必不可少的,但是工艺气体的使用对环境具有非常有害的后果,特别是在温室气体排放和各种形式的污染方面。 制造商可以通过使用膜分离或低温回收捕获未使用的过程气体来调整生产过程的各种参数（温度，室压力），整合替代气体或低排放过程，定义气体还原系统或将其再循环。 最后，采用更好的可追溯性和更可持续的半导体金属供应，包括硅和锗 ，是制造商发展的关键领域。 可以实施的关键行动包括更环保和人权友好的采矿，消除冲突矿物的使用 ，以及开发钴和锂等稀有金属的可持续替代品。 4“半导体制造用水需求”，半导体行业协会（SIA），2018年/“半导体供应链寻求可持续解决方案”，EBN在线，2020年 5 更好的需求 行业参与者之间的合作，包括供应商和客户 除了与能源使用相关的环境和人类影响外，半导体制造商还可以帮助缩小其上游（原材料供应商、运输）和下游 （产品的分销、使用和报废 ）的范围。 在上游一级，公司必须能够识别与其原材料和供应商活动相关的温室气体排放。 这种可追溯性挑战首先需要通过实施可追溯性工具和评估其供应商的可持续绩效来提高整个供应链的透明度。 此外，伙伴之间的密切合作，通过鼓励、支持甚至发展向能源、废物管理和运输方面的可持续做法的过渡，将有助于大幅减少温室气体排放和成本。 就流程的下游部分而言，通过鼓励合理使用支持芯片的设备，以及在产品寿命结束时重复使用和回收产品，提高客户意识是一项重大挑战。特别是 ，在设计阶段考虑芯片的能量性能是一个重要因素，制造商可以更有效地进行管理。范围3下游的另一个中心区域涉及电子废物管理和相关排放，这需要实施循环经济计划。 材料的再利用和回收，特别是硅，通过更有效的生产工艺减少废物，以及基于回收材料或确保更好的能源效率设计更可持续的产品，只是半导体制造商需要分析的一些领域。 为了实现这一目标，价值链中的所有利益相关者都必须共同努力，以提高制造商的效率。为了启动这种动态，对与半导体相关的产品和服务进行生命周期分析对于准确了解其影响并对其进行优化至关重要。 PLM型工具在整个价值链中提供必要的可见性方面特别有效。 在此基础上，制造商可以与监管机构合作制定衡量和透明度标准，或建立所有行业参与者共享的低碳路线图。 6半导体在向绿色世界过渡中的关键作用 Sources L'INDINDUSTRIEDESSEMI-CONCODCTEURSFACELATRANSITIONECOLOGIQUE LaTribune（2021年2月17日） “降低半导体制造的能耗” SEMI “ICT行业的能源消耗” 欧洲议会 “半导体制造中的能量和环境可持续性” 阿杰·库马尔，张景松等。 4可持续半导体制造战略 2021年全球EV展望 国际能源署(2021) 水，能源和食物NEXUS中的可再生能源 国际可再生能源署(2021年) “临界矿物在清洁能量转换中的作用” 国际能源署(2021) “可持续性：高通集团 净目标为零，承诺削减供应链排放“ 路透社（2021年4月29日） “STMICROELECTRONICS为2027年100%可再生能 源使用设定目标” Greenbiz（2020年9月9日） “恩智浦宣布计划使其100％的矿物可持续” 恩智浦新闻稿（2020年6月22日） “NVIDIA和英特尔合作创造高效的人工智能” 适用于所有人的IoT（2018年7月4日） “在150MMSiC生产上的静电和SOITEC合作” 电力电子新闻(2020年10月12日) 9 关于凯捷发明： CapgemiiIvet是Capgemii集团的数字创新、设计和转型品牌，使商业领袖能够塑造公司的未来。它在全球36个办事处和37个创意工作室成立，由超过10,000名员工组成，包括战略专家，数据科学家，产品和体验设计师，品牌和技术专家，他们开发新的数字服务，产品，体验和商业模式以实现可持续增长。 CapgeminiInvent是CapgeminiGroup的一部分，CapgeminiGroup是全球领导者，与公司合作，通过利用技术的力量来改变和管理其业务。该集团每天都以通过技术释放人类能量，实现包容性和可持续的未来为目标。这是一个拥有360,000多名负责任的多元化组织 团队成员遍布50多个国家。凭借其强大的55年历史和深厚的行业专业知识，凯捷受到客户的信任，能够满足从战略和设计到运营的整个业务需求，这得益于云、数据、人工智能、连接、软件、数字工程和平台的快速发展和创新世界。该集团报告2022年全球收入为220亿欧元。 获得你想要的未来|www.capgemini.com 版权所有©2023凯捷。保留所有权利。