Vai pusvadītāji ir kaitīgi videi?

Tehnoloģiju nozarē valda klusa spriedze, kas reti nonāk produkta izlaišanas stadijā. Ierīces, kuras mēs iegādājamies, lai pārvietotos, sazinātos un izklaidētu sevi, ir atkarīgas no mikroshēmām, kuru ražošana vairākos izmērāmos veidos ir kaitīga planētai. Šķeldas ražošana patērē ārkārtīgi daudz ūdens un elektrības, atbrīvo spēcīgas siltumnīcefekta gāzes un rada ķīmiskus atkritumus, kas prasa rūpīgu apstrādi. Tajā pašā laikā produkti, ko nodrošina šīs mikroshēmas, palīdz samazināt emisijas transportā, enerģētikā un lauksaimniecībā. Tāpēc nav vienkāršs jautājums, vai pusvadītāji ir kaitīgi videi. Tas ir jautājums par kompromisiem,{5}}laikiem un to, kurš sedz izmaksas.

 

 

pusvadītāji

 

Sākot ar pamatiem: par ko mēs runājam

Lai izprastu ietekmi uz vidi, tas palīdz atcerēties, uz ko šis vārds patiesībā attiecas. Pusvadītāja nozīme nāk no fizikas: pusvadītājs ir materiāls, kura spēja vadīt elektrību atrodas starp vadītāja un izolatora spēju. Silīciju, visizplatītāko piemēru, var konstruēt tā, lai tas pārvadītu vai bloķētu elektrisko strāvu atkarībā no apstākļiem, kas padara to par ideālu tranzistoru celtniecības bloku. Miljardiem tranzistoru, kas iepakoti vienā mikroshēmā, veido loģiskās shēmas katrā viedtālrunī, serverī, automašīnā un ierīcē. Ražošanas process, kurā tiek ražotas šīs mikroshēmas nanometru mērogā, ir viena no resursietilpīgākajām rūpnieciskajām darbībām pasaulē.

 

 

Ūdens: visneredzamākā cena

Vides karstie punkti:

• Ultra{0}}tīra ūdens patēriņš
• Perfluoroglekļa gāzu emisijas
• Elektroenerģija no fosilā kurināmā
• Ķīmisko atkritumu plūsmas
• Iekārtas oglekļa pēdas nospiedums

Skaidu izgatavošanai nepieciešams ārkārtīgi tīrs ūdens, daudz tīrāks par dzeramo ūdeni, ko izmanto, lai skalotu vafeles starp simtiem soļu, kas veido ķēdes slāņus. Viena liela rūpnīca katru dienu var patērēt miljoniem galonu šī īpaši tīrā ūdens. Daudzas progresīvas ražotnes atrodas reģionos, kuros periodiski valda smags sausums, un rodas jautājumi par to, vai mikroshēmu ražošanas izvietošana ūdens-noslodzes apgabalos ir ilgtspējīga, jo ražošanas apjoms palielinās.

Lielākā daļa cilvēku neuzskata, cik precīza aparatūra tiek izmantota ūdens pārvaldīšanai, tiklīdz tas nonāk telpā. Īpaši-tīra ūdens kontūru pamatā ir nerūsējošā tērauda vārsti un cauruļu veidgabali, kas atbilst stingrām tīrības-noturības pret koroziju prasībām, jo ​​pat nelieli piesārņojumi no zemākiem materiāliem var sabojāt vafeļu partiju. Ražotāji, piemēram, LEADTEK, piegādā šāda veidaSS316 nerūsējošā tērauda lodveida vārstiuncauruļu veidgabalika pusvadītāju iekārtas ir atkarīgas no šķidruma kontroles bez noplūdes-nepiesārņojuma- visās to īpaši-tīrā ūdens sistēmās. Tā ir detaļa, kas reti parādās virsrakstos par mikroshēmu ražošanas ietekmi uz vidi, tomēr katra cilpas vārsta uzticamība tieši ietekmē to, cik daudz ūdens tiek iztērēts vai atgūts.

Bažas par ūdeni padziļina, kad tiek būvētas jaunas iekārtas sausos vai daļēji {0}sausos reģionos, kur saldūdens pieejamība jau ir pakļauta lauksaimniecības, iedzīvotāju skaita pieauguma un klimata sasilšanas radītajam spiedienam. Skaidu ražotāji ir panākuši patiesu progresu ūdens pārstrādē, un dažas rūpnīcas tagad atgūst un atkārtoti izmanto vairāk nekā astoņdesmit procentus no patērētā ūdens. Tomēr progress nav tas pats, kas izšķirtspēja. Pat pārstrādāta ūdens attīrīšanai ir nepieciešama enerģija, un absolūtais pieprasījuma apjoms turpina pieaugt, paplašinoties šķeldas ražošanai.

 

LEADTEK nerūsējošā tērauda atloku lodveida vārsts

 

Siltumnīcefekta gāzes, par kurām jūs, iespējams, nekad neesat dzirdējuši

Oglekļa dioksīds ir siltumnīcefekta gāze, kas dominē publiskajās sarunās, taču mikroshēmu nozares satraucošākais atmosfēras devums nāk no pilnīgi atšķirīgas molekulu grupas. Perfluorogļūdeņražus un radniecīgus savienojumus, piemēram, slāpekļa trifluorīdu, izmanto plazmas kodināšanas un kameras tīrīšanas procesos fabs. Šīs gāzes ir neticami spēcīgas sildītāji. Piemēram, slāpekļa trifluorīds simtiem reižu efektīvāk aiztur siltumu nekā oglekļa dioksīds, un tas saglabājas atmosfērā simtiem gadu.

Daudzus gadus šīs gāzes pat netika iekļautas starptautiskajās emisiju izsekošanas sistēmās, daļēji tāpēc, ka tās tika ražotas tik mazos absolūtos apjomos, un daļēji tāpēc, ka tām nebija dabisko avotu, tāpēc tās bija viegli nepamanāmas. Apziņa ir ievērojami uzlabojusies. Vadošie mikroshēmu ražotāji tagad ziņo par savām fluorēto gāzu emisijām un ir ieguldījuši emisiju samazināšanas sistēmās, kas iznīcina gāzes, pirms tās sasniedz atmosfēru. Situācija ir labāka nekā pirms desmit gadiem, un tā joprojām rada pamatotas bažas, jo vafeļu ražošanas apjomi turpina pieaugt.

Ierīces, uz kurām mēs paļaujamies, lai virzītos uz zaļāku nākotni, ir ražotas rūpnīcās, kurām ir jānokārto savi vides parādi.

 

Enerģijas vienādojums

Fabs darbojas visu diennakti un nekad neapstājas. Mašīnas, kas uzklāj, iekodina un pārbauda materiāla slāņus uz silīcija plāksnēm, ir enerģijas izsalkušas veidos, ko ir grūti pilnībā novērtēt no ārpuses. Viens liels rūpnīca var patērēt tikpat daudz elektrības kā maza pilsēta, un globālais mikroshēmu nozares kopējais patēriņš konkurē ar daudzu vidēja lieluma -valstīm. Ir ļoti svarīgi, no kurienes nāk šī elektrība. Ar hidroelektrostaciju vai saules enerģiju darbināmai iekārtai ir būtiski atšķirīgs oglekļa profils nekā no ogļu{5}}smagā tīkla.

Daudzi no reģioniem, kur ir koncentrēta progresīvā šķeldas ražošana, joprojām lielā mērā ir atkarīgi no fosilā kurināmā elektroenerģijas piegādes, tostarp sašķidrinātās dabasgāzes un dažos gadījumos ogles. Pieaugot ražošanas jaudai, ir palielinājies spiediens uz vietējo elektroenerģijas infrastruktūru, un vides aizstāvji vairākās vietās ir pauduši bažas par jaunu fosilā kurināmā ražošanu, kas tiek būvēts īpaši, lai apmierinātu šķeldas nozares pieprasījumu. Nozare kopumā ir apņēmusies paplašināt atjaunojamās enerģijas iepirkumu, lai gan šo saistību temps un uzticamība ievērojami atšķiras atkarībā no operatora.

 

Virsgrāmatas otra puse

Sabalansētam kontam ir jāatzīst kompensācijas stāsts. Pusvadītāji ir neatņemama daļa no daudzām tehnoloģijām, kas piedāvā visuzticamākos ceļus globālo emisiju samazināšanai. Elektriskie transportlīdzekļi paļaujas uz jaudas elektronikas mikroshēmām, lai pārvaldītu akumulatora veiktspēju un uzlādes efektivitāti. Viedtīklu sistēmas izmanto mikroshēmas, lai līdzsvarotu elektroenerģijas piedāvājumu un pieprasījumu reāllaikā, samazinot atkritumu daudzumu. LED apgaismojums, siltumsūkņi, vēja turbīnu kontrolleri un saules enerģijas invertori ir atkarīgi no mikroshēmām, lai to pamatfunkcija veiktu. Šo lietojumprogrammu nodrošinātais enerģijas ietaupījums, kas uzkrāts miljoniem iekārtu un darbības gadu desmitiem, ir ievērojams.

Pētnieki, kas ir pētījuši visu ar mikroshēmu{0}}iespējotu tehnoloģiju dzīves ciklu, parasti atklāj, ka emisijas, no kurām izvairās tādi produkti kā elektriskie transportlīdzekļi vai viedie termostati, pārsniedz emisijas, kas rodas mikroshēmu ražošanas laikā, bieži vien ar ievērojamu starpību. Tas nenozīmē, ka ražošanas ietekme ir pieņemama vai ignorējama. Tas nozīmē, ka attiecības starp mikroshēmu ražošanu un vidi ir sarežģītākas, nekā to var uztvert vienkāršs slikts-vai-labs spriedums.

 

Kā izskatās atbildība

Spēcīgākie operatori mikroshēmu piegādes ķēdē ir sākuši uzskatīt ilgtspējību kā tehnisku problēmu, nevis sabiedrisko attiecību uzdevumu. Ūdens pārstrādes sistēmas ir kļuvušas par standarta inženiertehniskajām prasībām jaunos fab projektos. Fluorētu gāzu samazināšanas iekārtas tagad tiek plaši izmantotas vadošajās iekārtās. Atjaunojamās enerģijas iepirkumi paātrinās, ko daļēji veicina uzņēmuma iekšējās saistības un daļēji tehnoloģiju nozares lielāko klientu spiediens, kuriem ir savi neto-nulles mērķi.

Arī regulējums kļūst stingrāks. Eiropas Savienības Korporatīvās ilgtspējas ziņošanas direktīva nosaka, ka lielajiem uzņēmumiem vides dati jāatklāj arvien precīzāk. Kalifornijas klimata informācijas atklāšanas likumi, kas stājās spēkā pakāpeniski, sākot no 2024. gada, ietekmē mikroshēmu ražotājus, kas veic ievērojamas darbības, vai klientus štatā. Šīs sistēmas rada stimulus mērīšanai un samazināšanai, kas pārsniedz brīvprātīgas apņemšanās.

Godīgā atbilde uz jautājumu, kas uzdots šī raksta sākumā, ir tāda, ka mikroshēmu ražošana rada reālas vides izmaksas, izmaksas, kuras nozare cenšas samazināt, bet vēl nav atrisinātas. Tajā pašā laikā saražotās mikroshēmas nodrošina tehnoloģijas, kas galu galā var darīt vairāk, lai samazinātu emisijas, nekā izdala ražotie. Mērķim vajadzētu būt nevis svinēt šo kompromisu,{2}}bet gan to slēgt, padarot ražošanu tīrāku, kamēr tās nodrošinātās lietojumprogrammas turpina dekarbonizēt ekonomiku plašākā nozīmē.