困扰台积电的大问题：并不是钱，是资源

据彭博新闻社报导，近日tsmc已经修建台南新厂，预估斥资 200 亿美金（折合 1308 亿人民币rmb），而相对应的資源耗费和二氧化碳排放也令人堪忧。

芯片制造是一个极大的資源密集式领域，也是碳排放量的一个关键来源于。tsmc在扩张生产能力、涉足 3nm 集成ic的另外，近 10 年的需水量基本上翻了 5 倍，年耗电量占中国台湾地区总耗电量的 4.8%，超出全部台北的耗电量。

▲4 月 7 日，tsmc台南新厂动工基本建设。

一、造集成ic比造车辆环境污染更高

2020 年 10 月，美国哈佛大学的乌迪特・古普塔（Udit Gupta）领导干部他的精英团队发布了一篇名叫《追逐碳：计算机难以捉摸的环境足迹（Chasing Carbon: The Elusive Environmental Footprint of Computing）》的毕业论文，原文中剖析了tsmc、intel和iPhone等企业的可持续发展观汇报，说明伴随着电子信息技术运用愈来愈广泛，“它对自然环境的危害也越来越大。”

此项科学研究量化分析了计算机软件的碳輸出，说明与移动设备和大数据中心机器设备有关的绝大多数碳排放量都来源于硬件配置生产制造和基础设施建设。她们发觉，到 2030 年，信息内容和建筑科学预估将占有全世界能源供应的 20%，而硬件配置所占的二氧化碳排放比系统软件实际操作所占的要多。

科学研究工作人员下结论：“与硬件配置应用和能耗对比，芯片制造是碳排放量的关键来源于。”

这是一个不为人知的客观事实，而针对促进高档芯片制造的政府部门而言，这将令她们躁动不安。

特朗普总统方案在国外创建顶尖生产制造加工厂，而这很有可能会与他的气侯友善议程安排发生争执。欧盟国家创建芯片加工的方案很有可能对先前服务承诺的“在 2050 年以前变成第一个气侯保持中立内地”是一个磨练。

▲2021 年 3 月，纽约市的格芯半导体设备加工厂内。

半导体公司广泛认可碳排放量难题的存有，也注重她们已经采取一定的有效措施降低排出。

但这是一个谬论。半导体业全力传扬技术性发展，使集成ic在运作高效率进一步提高的另外，在其生命期内大幅度减少能耗。殊不知，伴随着一块集成ic上集成化的晶体三极管量级越来越大，生产制造的全过程也越来越愈来愈繁杂。

现阶段，一个单晶硅片必须 3 到 4 个月的時间才可以生产加工为制成品。圆晶顺着平排的设备生产流水线前行，这种设备会在单晶硅片的微原材料层上烧雕出电源电路图案设计，再在事后的自动化技术全过程中清理掉不用的一部分。在其中，用很多的超纯水系统清洗也是很重要的一步。因而，每作出一批单晶硅片都需要耗费很多的电力工程和水，排出来大量的空气污染物。

最优秀的集成ic生产商比一些传统式的重环境污染领域的二氧化碳排放更高。比如，2019 年，依据被公布的信息内容，intel加工厂的需水量是标致汽车加工厂的三倍多，而造成的危险因素废料是后面一种的二倍多。

二、tsmc需水量十年翻五倍，年耗电量超全部台北市

丹麦 Imec 纳米材料管理中心的高級研究者玛丽莱・安琪拉的灰烬・巴登（Marie Garcia Bardon）说：“伴随着集成ic越来越愈来愈繁杂，能耗和水耗费的提升变成了趋势。”

因为資源比较有限，中国台湾地区正处在产业链和政府部门都左右为难的处境。tsmc是中国台湾地区经济发展的关键驱动力，也是摆脱全世界集成ic紧缺的重要能量。此外，环境恶化的征兆引起了大家的忧虑：中国台湾地区及其全世界半导体材料供应链管理是不是会遭受气候问题的危害？

2020年稍早，中国台湾地区的芯片厂集结了大量运走私车，以维持旱灾期内的水供货。过去 10 年来，tsmc的需水量提升了近 5 倍，在其中 2019 年的需水量等同于 7.9 万只奥运会游泳馆的容积。

耗电量也是令人震惊，据绿色和平机构（Greenpeace）可能，tsmc的年耗电量占中国台湾地区总耗电量的 4.8%，超出了全部台北市的耗电量。绿色和平机构表明，一旦tsmc的全新芯片加工逐渐商业化的生产制造，这一占比将升高至 7.2%。这种芯片加工将进一步变小圆晶生产工艺流程，从现阶段的 5 纳米技术变小到 3 纳米技术。

▲4 月 7 日中国台湾地区旱灾期内，新竹的闵行第二水利枢纽。

“将来，电子产业遭遇的较大 挑戰便是它能不能承担碳排放量和电力工程耗费的工作压力。”国立大学台湾大学（National Taiwan University）的周桂田以及精英团队在 2019 年 10 月发布的一篇毕业论文中写到。

tsmc是美国苹果公司关键的集成ic经销商，而美国苹果公司服务承诺将在 2030 年完成碳中和，这一服务承诺促进了全部供应链管理的转变。tsmc服务承诺，2050 年将 100% 应用可再生资源，并在上年 7 月签定了协议书，买下来一个 920MW 水上风力发电场的生产量，该风力发电场将建在台湾海峡，由荷兰的 Orsted A/S 企业修建。

tsmc称还将再次开发设计更优秀合理的技术性，来降低生产过程及其商品应用期内的資源耗费和环境污染。

▲tsmc新竹加工厂外的一块太阳能发电太阳能电池板。

三、投身于可再生资源，全产业链大佬陆续表态发言

彭博新闻社投资分析师维恩・哈里森（Kyle Harrison）表明，自然环境、社会发展和公司治理结构（ESG）的发生，正驱使集成ic生产商作出回复。他觉得对很多公司而言，“风险性取决于，如果不认真完成 ESG 汇报和渗碳工作中，他们很有可能会丧失关键的收益来源于。”

在芯片制造最前沿行业，三星是tsmc的强悍竞争者之一。三星申明，它在国外、欧州和我国的生产制造都应用了 100% 的可再生资源，并在首尔平泽和华城的产业园区选用太阳能发电和天然气发电。三星 CEO 金南・金（Kinam Kim）2020年 3 月表明，企业已经提升电力能源利用率，降低有害物的应用。而同在首尔的 SK 海力士2020年稍早发售了 10 亿美金（折合 65 亿人民币rmb）的绿色债券。

世界最大的集成ic生产商intel声称，她们是英国的三大可再生资源使用人之一，同意治理空气污染早已超出 20 年。intel收购 解决了大概 80% 的水，还方案完成 100% 收购 。

殊不知，伴随着集成ic变成中国与美国焦虑不安关联中的地缘政治学棋盘，世界各国都竞相修建更优秀的芯片加工以完成自身供货，因此对自然环境的危害仍在加重。

▲三星在首尔平泽的加工厂。

tsmc 4 月 1 日表露，方案在未来三年内耗资 1,000 亿美金（折合 6545 亿人民币rmb）扩张其生产制造工作能力，而三星则服务承诺在未来十年内耗资 1,160 亿美金（折合 7592 亿人民币rmb）发展趋势其代工生产业务流程。英特尔计划斥资 200 亿美金（折合 1309 亿人民币rmb）在俄亥俄州再建二座芯片加工。我国也正资金投入很多资产尝试奋起直追，而很多集成ic生产商并不发布其排出状况。

业内和政府部门都注重，半导体材料的不断创新治理空气污染的重要，比如修建高效率能源网和纯电动车。欧洲委员会的一位新闻发言人表明，电子信息技术能够将全世界排出降低 15%，超出该领域导致的消耗量。

美政府的一位高级官员说，英国期待在应用太阳能发电或风力等绿色能源的地区修建新的芯片加工设备。这名高官说，美国总统确立服务承诺要处理气候危机。这名高官还提及了 350 亿美金（折合 2290 亿人民币rmb）的自主创新资产，该笔资产将协助英国变成全世界绿色能源技术性的管理者。

即便如此，针对知名企业而言，要更改全部全产业链的芯片制造全过程绝非易事。

在芯片制造必不可少的光刻技术行业，西班牙阿斯麦（ASML）基本上垄断性了全世界高档销售市场。该企业已经根据应用可再生资源、收购 零部件及其升級技术性来提高工作效率，处理排出难题。

但阿斯麦预估在 2025 年以前，其整体二氧化碳排放仍将提高，由于其绝大多数碳排放量来自顾客对商品的应用。阿斯麦在 2020 年年报中称，要完成其全新设备的环保节能总体目标，就得摆脱“尤其解决不了的发展战略技术性挑戰”。

总结：可持续性，才可以更长期地发展趋势

在全世界缺芯的情况下，针对tsmc那样关键的集成ic生产商而言，不容置疑创新技术性、扩大生产能力是头等大事，但另外，对自然环境和資源导致的危害都不应被忽略。

加莫・迪克森（Gary Dickerson）是世界最大的集成ic机器设备生产商应用材质的 CEO，他觉得，领域管理者有义务保证半导体材料产生的发展是可持续性的。

如同他常说，全球正处在百年一遇的重特大大转折，这与以煤碳和原油为驱动力的科技革命产生了迥然不同。“它对全球造成了十分更有意义、积极主动的危害，”他在接纳访谈时表示，“但从气候问题的视角看来，科技革命也许并并不是那麼杰出。”