《ESG Weekly》：半導體硅片企業如何節能減排？

《科創板日報》3月15日訊（研究員 金博）半導體是電子信息產業的核心。芯片技術正越來越多應用在智能手機、新能源汽車、智慧城市等領域，成爲推動社會進步、增進生活福祉的科技“大腦”。

不過，在全球都在推進環境保護事業、中國明確提出雙碳目標的背景下，一個事實目前還不爲公衆所周知：不斷迭代更新的半導體技術產品是在爲節能減排作貢獻，如最新一代的半導體氧化硅器件，已能降低50%的能耗；但圍繞芯片半導體的製造生產本身，則是一個高能耗行業。

這是因爲，芯片製造行業的產業鏈極其複雜，整個產業鏈僅工序就超過3000道，對水、電、氣均有很高要求。不僅如此，配套的半導體相關設備的生產製造，也都需要電力支撐。因此，芯片製造業也是對能源、水、化學品和原材料要求非常高的資源密集行業。

魚與熊掌能否得兼，能否既享受到科技進步帶來的舒適便利，同時也不影響甚至破壞環境？值得深入思索。

節能減排事業，當然需要全社會的關注和參與。具體到半導體產業鏈的各參與方，我們可以看看，比如在最上游的半導體硅片領域，企業能夠做些什麼？

電、水、氣：半導體硅片行業的減排壓力

半導體產業，主要包括集成電路、光電子器件、分立器件和傳感器件等產品。其中集成電路在整個產業中佔比最高，超過80%。

而材料是半導體產業的基石：一代技術，依賴於一代工藝；一代工藝，則依賴一代材料和設備去實現。材料就這樣處在了半導體產業鏈的最上游。

硅片，則是生產集成電路等半導體產品的關鍵材料。這是因爲，在衆多半導體原材料中，硅具有如下優點：

其一、硅熔點高、禁帶寬度大，可廣泛運用於高溫、高壓器件；其二、硅具有天然優質絕緣氧化層，在晶圓製造時，可減少沉積絕緣體工序，從而減少生產步驟並降低製造成本；其三，這一點可能更爲重要，硅在自然界中儲量極其豐富，在地殼中約佔27%，其開發成本顯著低於其他半導體材料。

正由於硅的這些天然特性，硅片成爲半導體行業重要的基礎材料，目前產量最大，應用範圍也最廣，佔全部半導體材料供應的90%以上。

由此，在整個半導體產業鏈中，硅片行業佔據了基礎一環。不過，這也因此對提供整個行業基礎產品的硅片生產製造企業，在節能減碳方面，提出了嚴峻挑戰。

知名諮詢公司麥肯錫的報告，總結半導體行業的碳排放主要來自三類：

一是排放直接來自晶圓廠，主要是具有高氣候變暖潛能值的工藝氣體和傳熱流體，它們可能會泄漏到大氣中；二是排放來自購買的電力、蒸汽、加熱和冷卻設備；三是包括公司產業鏈中的所有其他間接排放。

比如，製造過程中所必需的擴散爐，其運轉溫度必須達到648至1094攝氏度之間，這要耗費巨大的電量。而目前電能支持主要還靠化石燃料。

以臺積電爲例，據公開數據，2020年臺積電用電量爲169億度，超過當年整個臺北市的用電量。

彭博社報道稱，2017年到2020年，臺積電的溫室氣體排放量已超過美國通用汽車公司。一年的耗電量，約等於斯里蘭卡的民用電量，而該國人口爲2100萬。

半導體產業的製造生產過程，對用水量也有很高要求。比如需用純水對芯片雜質進行沖洗，而純水來自淡水淨化，必須佔用大量水資源。資料顯示，用水量大、廢氣排放量大，也是集成電路製造行業污染排放的共同特點。此外，集成電路製造業還大量使用對環境破壞較大的有機物。

由此可見，在全球保護環境呼聲高漲的共同背景下，對半導體行業的節能減碳要求也在水漲船高，這使得硅片企業們必須想出更多應對之道。

中國硅片企業如何應對？

伴隨龐大的對芯片產品的市場需求，中國的半導體產業正蓬勃興起。圍繞硅片領域的研發和生產製造，已成爲中國半導體行業的重要領域，目前在科創板上市公司中，已出現滬硅產業、立昂微、弈斯偉、神工股份等一批硅片企業。

爲了解國內硅片企業在節能減排方面的狀況，《科創板日報》記者從科創板上市公司中，挑出滬硅產業和天嶽先進這兩家進行案例研究，通過公司官網、公開發布的ESG報告等信息，看看實際操作情況。

總的來看，這兩家上市公司在減少溫室氣體排放、節約能源、使用清潔能源、進行清潔技術更新方面，都採取了一些積極舉措：

比如在減少溫室氣體排放環節，針對酸鹼廢氣的處理，滬硅產業“採用溼式洗滌塔處理酸鹼廢氣，將洗滌液與廢氣中的污染物充分接觸，以中和廢氣中所含的酸性、鹼性污物，達標後再通過出口煙筒排至大氣”；

天嶽先進則是通過新技術帶動廢氣減排，“採用先進的酸鹼排風工藝，增強氣液混流反應效率，提高處理效率; 針對車間生產過程排放的有機廢氣，結合活性炭吸附技術與噴淋塔水洗，實現有機廢氣高效清潔，多方式節能技改實現污染物排放總量有效降低”。

在節約能源環節，滬硅產業“建立了熱力回收系統。新傲科技動力站裝有3臺熱回收冷水機組，通過對原有冷卻塔散出的熱量，進行回收製成熱水，並接到動力站熱水供應系統中，可節約大量電能，減少二氧化碳的間接排放。報告期內，回收的熱量總計約2400萬千瓦時，相當於風冷熱泵節省用電約800萬千瓦時”。

滬硅產業還“積極開發清潔能源，推動光伏發電項目建設，太陽能發電量累計達 850 萬千瓦時”。

天嶽先進則積極公司節能減排文化建設，“推進推行無紙化辦公，更新ERP,OA系統，形成綠色辦公氛圍，提供早晚班車、設置新能源車輛充電樁、發放綠色出行補助等多項措施，鼓勵員工綠色出行”。

相較來看，滬硅產業在ESG報告的制定發佈、官網細節條款等方面，做得更細緻全面。不過，和臺積電、意法半導體等行業相對領先公司相比，這幾家公司在節能減排領域的探索，還處在比較早期階段。

作爲資本、人力、技術密集的高精密製造業，包括硅片企業在內的芯片行業公司，在技術創新引領時代方面，已經走在了前面。有能力者強，有心力者遠。對芯片行業公司提出更高要求，相信不僅僅是一種心願，也是環保時代對領先者的祝福和期待。