Да ли су полупроводници лоши за животну средину?

Постоји тиха напетост која пролази кроз технолошку индустрију која ретко долази до фазе лансирања производа. Уређаји које купујемо за навигацију, комуникацију и забаву зависе од чипова чија је производња, на неколико мерљивих начина, штетна за планету. Производња чипса троши изузетне количине воде и електричне енергије, ослобађа моћне гасове стаклене баште и ствара хемијски отпад који захтева пажљиво руковање. У исто време, производи које ови чипови покрећу помажу у смањењу емисија у транспорту, енергетици и пољопривреди. Стога није једноставно питање да ли су полупроводници лоши за животну средину. То је питање о-уступцима, временским оквирима и ко сноси трошкове.

 

 

полупроводници

 

Почевши од основа: о чему говоримо

Да би се разумели улози у животној средини, помаже да се присетимо на шта се та реч заправо односи. Значење полупроводника долази из физике: полупроводник је материјал чија способност да проводи електричну енергију пада између проводника и изолатора. Силицијум, најчешћи пример, може бити пројектован да носи или блокира електричну струју у зависности од услова, што га чини идеалним градивним блоком за транзисторе. Милијарде транзистора спакованих на један чип формирају логичка кола унутар сваког паметног телефона, сервера, аутомобила и уређаја. Производни процес који производи ове чипове на нанометарској скали је међу индустријским-интензивнијим индустријским операцијама са{4}}најинтензивнијим ресурсима.

 

 

Вода: Најневидљивији трошак

Вруће тачке животне средине:

• Ултра{0}}потрошња чисте воде
• Емисије гасова перфлуороугљеника
• Електрична енергија из фосилних горива
• Токови хемијског отпада
• Угљични отисак опреме

За производњу чипса потребна је вода изузетне чистоће, далеко чистија од воде за пиће, која се користи за испирање плочица између стотина корака који стварају слојеве кола. Једна велика фабрика може да потроши милионе галона ове ултра{1}}чисте воде сваког дана. Многе напредне фабрике налазе се у регионима који се периодично суочавају са тешком сушом, што поставља озбиљна питања о томе да ли је лоцирање производње чипса у областима са -оптерећеним водом одрживо како се производња даље повећава.

Оно што већина људи не узима у обзир је колико прецизног хардвера улази у управљање том водом када она уђе у фабрику. Кругови ултра-чисте воде ослањају се на вентиле од нерђајућег челика и цевне спојеве који испуњавају строге захтеве за чистоћу и{2}}отпорност на корозију, јер чак и контаминација у траговима од инфериорних материјала може да уништи серију плочица. Произвођачи као што је ЛЕАДТЕК испоручују врстуКугласти вентили од нерђајућег челика СС316ицевне арматуреод којих полупроводничка постројења зависе за контролу-без цурења и контаминације-без контаминације{1}}у својим системима ултра-чисте воде. То је детаљ који се ретко појављује у насловима о еколошком отиску производње чипова, али поузданост сваког вентила у петљи директно утиче на то колико воде фабрика троши или опоравља.

Брига о води се продубљује када се граде нови објекти у сушним или полу{0}}сушним регионима, где је доступност слатке воде већ под притиском пољопривреде, раста становништва и климе која се загрева. Произвођачи чипса су постигли истински напредак у рециклажи воде, при чему се неке биљке сада опорављају и поново користе више од осамдесет посто воде коју конзумирају. Напредак, међутим, није исто што и решење. Чак и рециклирана вода захтева енергију за пречишћавање, а апсолутни обим потражње наставља да расте како се производња чипова шири.

 

ЛЕАДТЕК куглични вентил са прирубницом од нерђајућег челика

 

Гасови стаклене баште за које вероватно никада нисте чули

Угљен-диоксид је гас стаклене баште који доминира јавним разговорима, али најзабрињавајући допринос индустрије чипова у атмосфери долази од потпуно друге породице молекула. Перфлуороугљеници и сродна једињења као што је азот трифлуорид се користе током процеса нагризања плазмом и процеса чишћења комора унутар фабрика. Ови гасови су невероватно моћни грејачи. Азот трифлуорид, на пример, задржава топлоту хиљадама пута ефикасније од угљен-диоксида током једног века-дугог временског периода, и он се задржава у атмосфери стотинама година.

Дуги низ година ови гасови нису били ни укључени у међународне оквире за праћење емисија, делом зато што су произведени у тако малим апсолутним количинама, а делом зато што нису имали природне изворе, што их је чинило лаким за превидети. Свест се знатно побољшала. Водећи произвођачи чипова сада пријављују своје емисије флуорованих гасова и инвестирају у системе за смањење загађења који уништавају гасове пре него што стигну у атмосферу. Ситуација је боља него што је била пре деценију, и остаје легитимна област за забринутост јер обим производње вафла наставља да расте.

Уређаје на које се ослањамо за навигацију у зеленијој будућности праве фабрике које имају своје еколошке дугове које треба да измире.

 

Енергетска једначина

Фабови раде даноноћно и никада не престају. Машине које таложе, гравирају и прегледају слојеве материјала на силиконским плочицама су енергетски гладне на начине које је тешко у потпуности схватити споља. Једна велика фабрика може да повуче толико струје колико и мали град, а заједничка потрошња глобалне индустрије чипова је конкурентна потрошњи многих средњих{2}}земаља. Одакле долази та струја је веома важно. Фабрика коју покреће хидроелектрична или соларна енергија има суштински другачији профил угљеника од оне која се црпи из мреже са великом количином угља-.

Многи региони у којима је концентрисана напредна производња чипова и даље се у великој мери ослањају на фосилна горива за снабдевање електричном енергијом, укључујући течни природни гас и, у неким случајевима, угаљ. Како је производни капацитет растао, растао је и притисак на локалну електроенергетску инфраструктуру, а заговорници заштите животне средине на неколико локација изразили су забринутост да се нова производња фосилних горива гради посебно да би се задовољила потражња индустрије чипова. Индустрија се углавном обавезала на проширење набавке обновљиве енергије, иако се темпо и кредибилитет тих обавеза значајно разликују од оператера до оператера.

 

Друга страна књиге

Избалансиран рачун мора да призна причу о компензацији. Полупроводници су саставни део многих технологија које нуде најверодостојније путеве за смањење глобалних емисија. Електрична возила се ослањају на чипове енергетске електронике за управљање перформансама батерије и ефикасношћу пуњења. Системи паметне мреже користе чипове за балансирање понуде и потражње електричне енергије у реалном времену, смањујући отпад. ЛЕД осветљење, топлотне пумпе, контролери ветротурбина и соларни инвертори зависе од чипова за своју основну функцију. Уштеде енергије које омогућавају ове апликације, акумулиране у милионима инсталација и деценијама рада, су значајне.

Истраживачи који су проучавали цео животни циклус технологија са{0}}омогућеним чиповима генерално откривају да емисије које избегавају производи као што су електрична возила или паметни термостати превазилазе емисије настале током производње чипова, често са значајном маржом. То не значи да је утицај производње прихватљив или занемарив. То значи да је однос између производње чипова и животне средине компликованији од обичне лоше-или-добре пресуде.

 

Како изгледа одговорност

Најјачи оператери у ланцу снабдевања чиповима почели су да третирају одрживост као технички проблем, а не као вежбу односа са јавношћу. Системи за рециклажу воде постали су стандардни инжењерски захтеви у новим дизајнима фабрика. Опрема за смањење флуорованих гасова је сада широко распрострањена у водећим објектима. Набавка обновљиве енергије се убрзава, делом вођена интерним корпоративним обавезама, а делом притиском великих купаца у технолошком сектору који имају своје сопствене-нето циљеве.

Регулација се такође пооштрава. Директива Европске уније о извештавању о корпоративној одрживости захтева од великих компанија да откривају податке о животној средини са све већом специфичношћу. Калифорнијски закони о откривању климе, који су ступили на снагу у фазама почевши од 2024. године, утичу на произвођаче чипова са значајним операцијама или купце у држави. Ови оквири стварају подстицаје за мерење и смањење који превазилазе добровољне обавезе.

Искрен одговор на питање постављено на врху овог чланка је да производња чипова носи стварне еколошке трошкове, трошкове на којима индустрија ради на смањењу, али још увек није решена. У исто време, произведени чипови омогућавају технологије које на крају могу учинити више на смањењу емисија него што емитују фабрике. Циљ не би требало да буде слављење тог посла-већ његово затварање, чинећи производњу чистијом, док апликације које омогућава настављају да декарбонизују ширу економију.