TSMC臺積電能否滿足Apple到2030年實現(xiàn)凈零排放的承諾？

芯片行業(yè)向可持續(xù)制造的轉(zhuǎn)變值得稱贊，但迄今為止，這一轉(zhuǎn)變未能解決造成溫室氣體排放的一個關(guān)鍵因素：生產(chǎn)領(lǐng)先節(jié)點芯片所需的復(fù)雜、耗能的步驟。Apple在最近的綠色營銷活動中沒有提及這一挑戰(zhàn)。這種做法是虛偽的。

如果你還沒有看過Apple精心制作的可持續(xù)發(fā)展宣傳片“2030 Status/Mother Nature/Apple”，那應(yīng)該看一下。該視頻于9月12日發(fā)布，僅一個月就在油管上獲得了400多萬次瀏覽。

在視頻中，Apple向Mother Nature（由Octavia Spencer飾演）表示，公司將在2024年底之前消除包裝中的所有塑料。Apple還宣布，它將使用100%的可回收鋁來包裝所有MacBook、Apple TV和Apple Watch。

Apple還向Mother Nature承諾：“300多家供應(yīng)商已承諾使用100%的清潔、可再生電力?！?/p>

都是好東西。這段視頻強化了一種觀念，即在可持續(xù)發(fā)展方面，Apple是科技行業(yè)的先進表率。

問題就在這里。

在討論其碳足跡時，Apple只字未提其芯片問題，即由Apple設(shè)計、代工巨頭TSMC制造的芯片。

Cook和他的管理者們未能解決Apple自己的芯片以及制造這些設(shè)備所需的大量碳足跡問題，這是一個明顯的疏忽，讓人懷疑這家消費電子巨頭對可持續(xù)發(fā)展的承諾。

半導(dǎo)體創(chuàng)新中心Imec最近發(fā)布的一份白皮書闡明了其中一個原因。白皮書指出：“移動設(shè)備近75%的碳足跡來自其制造過程。其中，近一半是由底層集成電路制造造成的?！?/p>

Imec的這一數(shù)據(jù)來源于IEEE的一篇題為<Chasing Carbon: The Elusive Environmental Footprint of Computing>的論文。

這就是為什么Imec工程師認(rèn)為，從可持續(xù)發(fā)展的角度來看，從源頭上解決問題至關(guān)重要，即半導(dǎo)體制造工藝。

考慮到整個產(chǎn)品生命周期，減少碳足跡的關(guān)鍵在于：1）再生材料的使用量；2）制造商設(shè)施的能效；3）芯片制造商對可再生能源的依賴程度。

最后一點是關(guān)鍵。就Apple而言，這關(guān)系到公司的運營，尤其是像TSMC這樣的合約制造商。Apple需要說服并協(xié)助主要供應(yīng)商采用可再生能源，特別是TSMC。

房間里的大象?????????

說到全球半導(dǎo)體行業(yè)的碳足跡，TSMC是房間里的大象。

這家臺灣的代工巨頭生產(chǎn)了全球約90%的先進芯片，這些芯片的應(yīng)用領(lǐng)域包括從iPhone和電動車到數(shù)據(jù)中心、AI加速器和飛機發(fā)動機等廣泛領(lǐng)域。TSMC生產(chǎn)Apple的A17 Pro芯片，它是iPhone 15的核心。這款A(yù)pple設(shè)計的基于Arm的64位芯片采用了TSMC的3nm N3B工藝技術(shù)制造。

盡管晶圓代工廠提出了可持續(xù)發(fā)展的宏偉目標(biāo)，但TSMC在一個小島上獲得的可再生能源和水卻十分有限。

半導(dǎo)體行業(yè)都知道TSMC能獲得的可再生能源有限，但許多人不愿討論TSMC的巨大的環(huán)境足跡，這一事實阻礙了芯片行業(yè)減少溫室氣體排放的努力。

半導(dǎo)體行業(yè)的幾乎所有公司都與TSMC合作，無論是客戶、供應(yīng)商、合作伙伴、同事還是競爭對手。沒有人愿意捅破這層窗戶紙，破壞他們之間的關(guān)系。

科技行業(yè)對碳足跡保持沉默的另一面是，即使公司公開承諾實現(xiàn)凈零排放，也會對行業(yè)合作等目標(biāo)口惠而實不至，一位行業(yè)觀察家將其比喻為蘋果派和母愛。在宣傳他們的良好意愿時，并不全面。在神秘的半導(dǎo)體行業(yè)，尤其是經(jīng)營超復(fù)雜晶圓廠的代工廠，許多都在根據(jù)當(dāng)?shù)貤l件按自己的方式追求可持續(xù)發(fā)展。

業(yè)內(nèi)人士指出，需要制定新的戰(zhàn)略。專注于可持續(xù)制造的軟件初創(chuàng)公司FTD Solutions的CEO Slava Libman說：“這關(guān)系到成長心態(tài)、推動整體方法和創(chuàng)新解決方案的采用?！盠ibman的公司正與IEEE緊密合作，以更新其芯片路線圖，將可持續(xù)制造納入其中。

Applied Materials的CEO Gary Dickerson指出：“如果你看一下每月生產(chǎn)50,000個晶圓的先進晶圓廠，所消耗的電力相當(dāng)于一個擁有10萬人口的城市。因此，如果我們不能真正以可持續(xù)的方式發(fā)展這一產(chǎn)業(yè)，我們所能消耗的能源量就會受到限制，同時也會對氣候變化產(chǎn)生影響?！?/p>

Dickerson沒有提到TSMC的名字，但暗示巨型晶圓廠的可持續(xù)擴產(chǎn)之路必須成為“半導(dǎo)體行業(yè)的主要關(guān)注點”。

在Apple發(fā)布可持續(xù)發(fā)展宣傳片幾天后，TSMC宣布加快其可持續(xù)發(fā)展時間表，將其全球所有業(yè)務(wù)實現(xiàn)100%可再生能源消耗的目標(biāo)從2050年提前到2040年。

這是否是迫于Apple的壓力，或至少是與Apple的凈零排放承諾相協(xié)調(diào)？兩家公司都沒有透露。

要將半導(dǎo)體行業(yè)的愿望目標(biāo)轉(zhuǎn)化為行動，可能需要同行的壓力和客戶對使用可再生能源進行綠色生產(chǎn)的堅持。作為先進芯片的最大消費者之一，Apple更是如此。

Apple與“Mother Nature”的視頻中有這樣一段對話：

Tim Cook: As you can see, we’ve innovated and retooled almost every part of our process to reduce our impact on the planet. But there’s still a lot more work to do.Apple executive:?And there’s something else we wanted to share with you.(She shows three Apple watches.)Mother Nature:?You’re not trying to bribe Mother Nature with Apple swag?Apple executive:?It’s Apple’s very first carbon-neutral product.Mother Nature:?I want to see you do more of this.Tim Cook:?You will.Mother Nature:?When?Tim Cook:?By 2030 all Apple devices will have a net zero climate impact.Mother Nature:?All of them?Tim Cook:?All of them.Mother Nature:?They’d better.Tim Cook:?They will.

TSMC承諾直到2040年才實現(xiàn)零凈排放。Apple將在未來的iPhone機型中使用哪種更精細的工藝節(jié)點仍是未知數(shù)。如前所述，Apple目前使用TSMC的3nm CMOS工藝生產(chǎn)A17 Pro。
這里的障礙是顯而易見的。半導(dǎo)體行業(yè)還沒有掌握過渡到更精細工藝節(jié)點時的碳足跡。行業(yè)數(shù)據(jù)庫的最新更新僅涉及14nm技術(shù)。

從Imec的分析和其它分析中可以清楚地看出，節(jié)點越精細，碳足跡越大。

例如，以半導(dǎo)體制造中的圖案化到工藝流程。為了達到邏輯和存儲器件所需的密度，先進的芯片技術(shù)往往需要雙倍或四倍的圖案化以及重復(fù)的光刻和蝕刻步驟。這種重復(fù)會消耗更多能源。

在這種實際情況下，Cook關(guān)于到2030年Apple所有產(chǎn)品都將實現(xiàn)碳中和的承諾似乎不太可能實現(xiàn)。除非Apple和全球半導(dǎo)體行業(yè)能證明他們?nèi)绾尾拍軐崿F(xiàn)這一目標(biāo)，否則這一承諾即使不是赤裸裸的謊言，也會讓人感覺很牽強。

盡管如此，在全球變暖日趨嚴(yán)重的情況下實現(xiàn)可持續(xù)的芯片制造仍然是一個值得稱贊和可以實現(xiàn)的目標(biāo)。我們需要的是一條實現(xiàn)凈零排放的現(xiàn)實之路。這將需要在歷來神秘的芯片行業(yè)內(nèi)進行模式轉(zhuǎn)變，需要Apple和TSMC等巨頭以及大大小小的芯片設(shè)計商和代工廠在透明、合作和具體措施的基礎(chǔ)上進行一場巨變。

半導(dǎo)體行業(yè)正陷入一場追求更快、更強的競賽，并在競賽過程中使用越來越精細的工藝節(jié)點。如果系統(tǒng)公司要求以可持續(xù)的方式制造芯片，那么半導(dǎo)體市場上的贏家和輸家就會與我們今天所看到的大相徑庭。