半导体是微小而强大的技术奇迹，是每个现代电子设备的核心。这些基本组件是智能手机、电脑、汽车和许多其他设备的灵魂，让我们的日常生活变得更加轻松。半导体器件制造是一个复杂的过程，涉及初始设计、晶圆生产、蚀刻、封装测试等众多步骤，每个步骤的实现都面临着各种技术挑战。

　　半导体制造过程中晶圆蚀刻、腔室清洁和其他活动中使用的工艺气体对半导体工厂的温室气体排放有很大影响。这些气体包括全氟化碳、氢氟碳化物、三氟化氮和一氧化二氮，具有很高的全球变暖潜势，如何实现半导体行业的可持续性发展也是亟待解决的问题。

　　半导体生产需要大量的能源和资源，对环境的影响不可忽视。另一个需要考虑的方面是小型化。事实上，随着芯片尺寸不断缩小，未来制造设施的能源需求预计将大幅增加。芯片复杂性和性能的提高在制造过程和使用设备时需要更多的能量。

　　摩尔定律最初由戈登·摩尔于 1965 年提出，指出集成电路芯片内的晶体管数量大约每两年增加一倍。这意味着计算机处理能力往往会以类似的速度翻倍。然而，晶体管数量和处理能力的持续增长给芯片制造的可持续性带来了一些关键问题。尽管摩尔定律带来了技术创新的重大进步，但如果不充分考虑可持续性，继续应用摩尔定律可能会导致环境问题。因此，半导体行业有必要面对能源转型的紧迫挑战，采取生态兼容的措施和生产模式，以变得更加可持续。

　　半导体行业影响：

　　如今，半导体制造的可持续性受到高度关注。如果我们观察所有部门的整个供应链的排放量，我们可以看到半导体公司的排放量相当大。这些考虑导致人们寻找新的生产模式，推动整个半导体价值链实现净零排放生产，以尊重全球脱碳目标。半导体行业长期以来一直与高能源和资源消耗联系在一起。制造过程需要极高的精度和严格的环境控制，通常会导致对电力和水的巨大需求。此外，许多用于半导体制造的材料，例如硅，需要密集的提取和能源密集型纯化过程。这种生产模式从长远来看是不可持续的，因为它会给自然资源带来压力并增加该行业的环境足迹。随着半导体公司被迫增加产量以满足不断增长的需求，减少温室气体排放的挑战也随之出现。

　　几家半导体公司已经设定了自己的排放目标。在未来几个月或几年里，预计越来越多的半导体公司将致力于实现其排放目标。英飞凌科技计划减少温室气体排放到 2025 年减少 70%，并渴望到 2030 年底实现排放碳中和。此外，英特尔最近承诺到 2040 年在其全球运营中实现温室气体净零排放，设定的目标是实现 100% 使用来自到 2030 年使用可再生能源。同样，台积电 (TSMC) 制定了到 2030 年 25% 的电力来自可再生能源的全球目标。可持续发展目标还涉及半导体行业的其他运营商，例如意法半导体和恩智浦半导体。

　　半导体工厂排放的主要原因与其大型生产设施运行所需的能源有关。工厂的温室气体排放量占半导体制造排放量的 80% 左右。排放源主要来自工装，其中包括数百种生产工具，如光刻设备、离子注入机和高温炉等。需要气候和湿度控制的洁净室以及气体减排设施、废水泵、冷水机和水净化也会产生重大影响。

　　晶圆蚀刻、腔室清洁和其他活动中使用的工艺气体对半导体工厂的温室气体排放有很大贡献。这些气体包括全氟化碳、氢氟碳化物、三氟化氮和一氧化二氮，具有很高的全球变暖潜势 (GWP)，并且随着芯片尺寸的变小而增加。高全球升温潜能值传热流体也可能产生温室气体排放，当用于冷却器以在制造过程中控制晶圆温度时，这些传热流体可能会释放到大气中。除此之外，还有来自供应商、化学品和原材料，或来自运输至客户设施的排放，尽管这些上游排放通常仅占半导体工厂温室气体总量的 20% 左右。由于使用含有半导体的产品产生的下游排放(根据使用情况而变化)，情况变得更加复杂。例如，在间歇使用阶段具有低功耗的便携式设备的排放量将比不间断运行的数据中心低得多。

　　工厂面临着在运营过程中实现减排并加速脱碳的挑战。需要考虑的一方面是减少与仪器相关的能源消耗，这可以通过升级和更换更节能的仪器或实施智能控制系统来实现。工厂可以通过直接优化某些工艺参数、降低气压、增加湿度、限制未使用区域的空气交换或消除供气管道中的泄漏来改善洁净室的能源消耗。实施热回收和工艺优化等创新技术可以提高现有设施的能源效率，进一步降低总能源消耗。

　　采购和使用可再生能源还可以鼓励提高建筑物的能源效率，并用 LED 灯具替换工厂的现有照明。为了确保能源连续性，工厂采用并网和离网相结合的方式供电。大部分离网能源来自工厂拥有的化石燃料发电厂。半导体工厂可以通过提高效率或改用沼气或绿色氢气等替代燃料来显着降低这些工厂的能源消耗。或者，他们可以通过开发依赖绿色技术的新离网能源来产生额外收入，例如光伏、燃料电池和电池储能系统，补充工厂的并网能源。

　　工厂可以通过绿色能源产品从公用事业公司购买可再生电力来减少消耗。投资太阳能、风能和水力发电可以大幅减少半导体工厂的碳足迹，从而减轻该行业的整体环境影响。尽管有众多优点，但我们必须考虑到一些生产过程需要高温和特定的大气条件，这使得可再生能源的使用变得困难。此外，在世界某些地区，可再生能源的成本可能高于传统能源，导致企业难以投资绿色基础设施。

　　总体而言，当公司考虑在哪里建造新工厂时，更容易获得可再生能源可能是一个重要因素。半导体生产的另一个相关方面是工艺气体会加剧全球变暖。排放量根据设施的使用年限和减排技术的复杂程度而有所不同。尽管很少有绿色解决方案可以被视为当前气体的有效替代品，但可以通过调节工艺参数(例如腔室温度和压力)或使用对环境影响较小的替代化学物质来减少排放。半导体制造工艺涉及多种材料的使用，包括硅晶片、化学品和水。通过优化流程和减少浪费，公司可以最大限度地减少对环境的影响。

　　气体减排将成为未来中短期内解决工艺气体排放问题的主要策略，至少在排放量较低的替代气体出现之前或在气体回收成为广泛采用的工艺气体之前是这样。半导体工厂还可以使用各种方法捕获未使用的工艺气体和副产品，然后将其提炼成可重复使用的纯工艺气体，从而可能减少气体排放。

　　实现可持续性发展需要考虑因素：

　　半导体制造的可持续性为环保技术行业铺平了道路。半导体是我们每天使用的许多电子设备中的组件，例如个人电脑、平板电脑、智能手机或电视。它们还在工业应用中找到了出路，例如汽车工业或照明。近年来，半导体需求不断增加，导致半导体行业碳排放量增加。全球CO 2排放量并未减少。

　　实现半导体可持续性的关键问题之一是可再生能源的使用。大多数半导体制造设施需要大量电力来为制造过程提供动力。通过使用风能或太阳能等可再生能源，公司可以减少碳足迹，许多半导体公司已经在走这条路。减少浪费和有效利用资源也是半导体可持续发展的基础。一个可能的解决方案是循环经济，它涉及材料的回收和再利用，特别是生产过程中使用的材料的回收和制造废物的正确处理。

　　以上就是如何实现半导体行业的可持续性发展的全部内容分享。公司可以采用可持续包装实践来减少其产品产生的废物量。半导体行业还在探索从可再生资源和技术中获得的新材料，以减少生产对环境的影响。在制造业务中，许多流程或工具可能需要被更环保的替代品所取代，其中一些仍处于早期开发阶段。通过在制造和整个供应链中采用可持续实践，并投资可持续解决方案的研发，半导体公司可以减少其影响，并在环境日益敏感的全球市场中获得竞争优势。

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