सिलिकॉन चिप्स के लिए वैश्विक मांग, स्मार्टफोन से टीवीएस के लिए हवा टर्बाइनों के लिए सब कुछ में एंबेडेड, फलफूल रहा है, लेकिन यह एक बड़ी कीमत पर आता है: कार्बन उत्सर्जन ।
उद्योग एक विरोधाभास प्रस्तुत करता है । वैश्विक जलवायु लक्ष्यों को पूरा करना अर्धचालक पर निर्भर करेगा । वे इलेक्ट्रिक कारों, सौर सरणी और पवन टर्बाइनों का एक अभिन्न हिस्सा हैं। लेकिन चिप विनिर्माण भी जलवायु संकट में योगदान दे रहा है । यह ऊर्जा और पानी की एक बहुत आवश्यकता है-चिप कारखानों या fabs पानी के लाखों गैलन एक दिन का उपयोग कर सकते है-और खतरनाक अपशिष्ट पैदा करता है ।
चूंकि सेमीकंडक्टर उद्योग खुद को बढ़ती जांच के तहत पाता है, इसलिए वह अपने जलवायु प्रभाव से निपटने की शुरुआत कर रहा है । पिछले हफ्ते, दुनिया के सबसे बड़े चिपमेकर, जो एप्पल को चिप्स की आपूर्ति करते हैं, TSMC ने २०५० तक शुद्ध शून्य उत्सर्जन प्राप्त करने का वचन दिया । टीएसएमसी के अध्यक्ष ने कहा कि कंपनी का उद्देश्य "हमारी हरित उपस्थिति का विस्तार करना और उद्योग को कम कार्बन टिकाऊ विकास की ओर बढ़ाना" है ।
लेकिन इस क्षेत्र को डीकार्बोनाइज करना एक बड़ी चुनौती होगी ।
अकेले TSMC ताइवान की कुल बिजली का लगभग 5 प्रतिशत का उपयोग करता है, जो २०२२ में ७.२ प्रतिशत तक बढ़ने की उम्मीद है, २०१९ में लगभग ६३,०००,० टन पानी का उपयोग कर, ग्रीनपीस के अनुसार । कंपनी का पानी का इस्तेमाल इस साल ताइवान के सूखे के दौरान एक विवादास्पद विषय बन गया ।
अमेरिका में, इंटेल के ७०० एकड़ के संयंत्र Ocotillo, Ariz में, इस साल के पहले तीन महीनों में लगभग १५,००० टन अपशिष्ट उत्पन्न, जिनमें से लगभग ६०% खतरनाक था । यह भी ताजा पानी के ९२७,०,० गैलन की खपत, पर्याप्त कुछ १,४०० ओलिंपिक स्विमिंग पूल को भरने के लिए, और ऊर्जा के ५६१,०,० किलोवाट घंटे की खपत ।
हार्वर्ड विश्वविद्यालय के शोधकर्ता उदित गुप्ता और सह-लेखकों ने २०२० के एक पेपर में लिखा, चिप विनिर्माण, ऊर्जा की खपत या हार्डवेयर के उपयोग के बजाय, "इलेक्ट्रॉनिक उपकरणों से कार्बन उत्सर्जन के बहुमत के लिए खातों ।
उच्च अंत चिप्स की एक वैश्विक कमी के रूप में महामारी इलेक्ट्रॉनिक्स के लिए मांग बढ़ जाती है और COVID-19 प्रकोप नीचे fabs बंद हो जाता है उद्योग पर ध्यान केंद्रित करने के लिए जोड़ा गया है ।
एक तंग बाजार में, कंपनियां खुद को चिप कतार के पीछे पाया है, अभी तक एप्पल, जो स्मार्टफोन, लैपटॉप और अंय उपकरणों के लिए कंप्यूटिंग शक्ति प्रदान करने के लिए चिप्स का उपयोग जैसे बड़े अर्धचालक ग्राहकों के पीछे । जीएम ने इस महीने अपने कई उत्तरी अमेरिकी संयंत्रों में उत्पादन रोक दिया, जबकि टोयोटा ने कहा कि वह सितंबर में अपने वाहन उत्पादन में ४० प्रतिशत की कटौती करेगी ।
उत्पादन बढ़ाने के लिए कई देश इंडस्ट्री को बढ़ावा देने के लिए बड़े प्रोग्राम लॉन्च कर रहे हैं ।
अमेरिकी चिप अधिनियम अमेरिका के अर्धचालक उद्योग के लिए पांच वर्षों में $५२,०००,०,० का प्रस्ताव है । यूरोपीय संघ ने वैश्विक चिप बाजार के अपने हिस्से को २०३० तक 20 प्रतिशत तक बढ़ाने के उद्देश्य से अपना कानून प्रस्तुत किया है । यूरोपीय आयोग के अध्यक्ष उर्सुला वॉन डेर लेवेन ने इसे संघ के पते के अपने राज्य में "तकनीकी संप्रभुता का सवाल" कहा ।
इन महत्वाकांक्षाओं को संभावित रूप से अंतरराष्ट्रीय जलवायु लक्ष्यों के साथ संघर्ष में हैं । यूरोपीय संघ और संयुक्त राज्य अमेरिका का लक्ष्य 2030 तक शुद्ध शून्य कार्बन उत्सर्जन और 2050 तक शुद्ध शून्य उत्सर्जन प्राप्त करना है। के रूप में अर्धचालक उद्योग बढ़ता है, तो अपने कार्बन उत्सर्जन होगा ।
हालांकि, निवेशकों और इलेक्ट्रॉनिक्स ग्राहकों को भोला आदमी आपूर्ति श्रृंखला की रिपोर्ट करने के लिए उत्सुक निर्माताओं के दबाव में, अर्धचालक व्यापार अपने जलवायु प्रभाव को संबोधित करने के लिए अपने कार्यों को आगे बढ़ा रहा है ।
ऑन सेमीकंडक्टर में प्रिंसिपल डिजाइन इंजीनियर सोहिनी दासगुप्ता ने कहा, हाल ही में मैंने पर्यावरण पर अपना प्रभाव पूरी तरह से सबसे आगे आना शुरू कर दिया है ।
एक निवेश फर्म बर्नस्टीन में सेमीकंडक्टर विश्लेषक मार्क ली कहते हैं, फंड मैनेजर तेजी से ' ग्रीन फंड्स ' को बढ़ावा दे रहे हैं क्योंकि निवेशक कंपनियों के पर्यावरण, सामाजिक और शासन (ईएसजी) प्रभाव के बारे में अधिक सवाल पूछते हैं । वे कहते हैं, "पिछले तीन वर्षों में, ESG निवेश एक बहुत अधिक मुखर हो गए हैं," वे कहते हैं, कि यह अंततः जिस तरह से कंपनी के व्यवहार बदल जाएगा ।
नवीकरणीय ऊर्जा की अधिक उपलब्धता चिपमेकर्स को कार्बन उत्सर्जन को कम करने में मदद कर रही है । इंटेल ने २०३० तक नवीकरणीय स्रोतों से अपनी ऊर्जा का १०० प्रतिशत प्राप्त करने का वचन दिया है, जैसा कि टीएसएमसी है, लेकिन २०५० की समय सीमा के साथ ।
टीएसएमसी की प्रवक्ता नीना काओ के अनुसार, टीएसएमसी के उत्सर्जन के ६२ प्रतिशत के लिए ऊर्जा की खपत खातों । कंपनी ने पिछले साल डेनिश ऊर्जा के साथ एक समझौते पर हस्ताक्षर किए? Rsted से एक 20 साल के समझौते पर हस्ताक्षर किए हैं? Rsted ९२० मेगावाट अपतटीय पवन फार्म यह ताइवान स्ट्रेट में निर्माण कर रहा है के लिए सभी ऊर्जा खरीदता है ।
एनर्जी कंसल्टेंसी वुड मैकेन्ज़ी में रिन्यूएबल एनर्जी एनालिस्ट शशि बारला ने कहा, दुनिया का सबसे बड़ा कॉर्पोरेट रिन्यूएबल एनर्जी खरीद एग्रीमेंट बताया गया यह डील टीएसएमसी के लिए अच्छी है। वे कहते हैं, साथ ही स्वच्छ बिजली सुनिश्चित करने के रूप में, यह थोक लागत का भुगतान करता है और कीमत के झटके से छुटकारा मिलता है, "एक पत्थर के साथ दो पक्षियों की हत्या" ।
मैसाचुसेट्स इंस्टीट्यूट ऑफ टेक्नोलॉजी में इलेक्ट्रिकल इंजीनियरिंग और कंप्यूटर साइंस के प्रोफेसर क्लिफ्टन फॉनस्टैड ने कहा कि टीएसएमसी के इस कदम से उद्योग को प्रभावित करने की क्षमता थी और "अन्य निर्माता सूट का पालन कर सकते हैं" ।
मैनेजमेंट कंसल्टेंसी के बैन एंड कंपनी में सेमीकंडक्टर मैन्युफैक्चरिंग के विशेषज्ञ पीटर हैनबरी ने कहा कि चिप मेकर्स अक्षय ऊर्जा पर स्विच करने के अलावा अपने फैब्स की दक्षता में सुधार कर सकते हैं । उन्होंने कहा, एक चिप संयंत्र मूल रूप से "अंदर साफ कमरे के साथ एक विशाल गोदाम" है और "उत्सर्जन को कम करने के लिए सबसे आसान हिस्सा सुविधा ही है ।
फैब्स हवा और पानी के तापमान, आर्द्रता और दबाव को अधिक कुशलता से विनियमित कर सकते हैं। वे गोदाम को खंडित कर सकते हैं ताकि एक लाइन में उच्च दबाव हो और दूसरी लाइन में कम दबाव हो, पूरे गोदाम को उच्च दबाव में रखने की तुलना में कम ऊर्जा का उपयोग किया जा सके।
सेमीकंडक्टर सामग्री पर काम करने वाले कॉर्नेल में इंजीनियरिंग प्रोफेसर ह्यूली ग्रेस सिंग कहते हैं, वे अधिक डेटा कैप्चर कर सकते हैं और उपयोग में नहीं होने पर उपकरणों को बंद करने के लिए मशीन लर्निंग का इस्तेमाल कर सकते हैं ।
अर्धचालक बनाने में इस्तेमाल होने वाली गंदी सामग्रियों को संबोधित करने के उद्देश्य से नवाचार भी हैं । चिप उद्योग अपनी विनिर्माण प्रक्रिया में विभिन्न गैसों का उपयोग करता है, जिनमें से कई जलवायु पर एक महत्वपूर्ण प्रभाव पड़ता है ।
टीएसएमसी ने कहा कि उसने उत्सर्जन से निपटने के लिए स्क्रबर और अन्य सुविधाएं स्थापित की थीं । लेकिन एक और दृष्टिकोण के लिए "गंदी" क्लीनर सेमीकंडक्टर विनिर्माण में इस्तेमाल किया सटीक उपकरणों को साफ करने के लिए इस्तेमाल गैसों की जगह है, सोल्वे विशेषता रसायनों जो अर्धचालक गैसों पर काम करता है में एक रासायनिक इंजीनियर माइकल Pitloff कहते हैं ।
पिछले छह वर्षों में लगभग आधा दर्जन चिपमेकर ग्राहकों के साथ औद्योगिक परीक्षणों में, Pitloff ने कहा, वह और उनकी टीम "क्लीनर" फ्लोरीन, जो एक कम ग्लोबल वार्मिंग प्रभाव है के साथ गंदी गैस की जगह है ।
अन्य कंपनियां वेफर्स पर पैटर्न को नक़्क़ाशी देने और गैस के वेफर्स की सतह को साफ करने का लक्ष्य रख रही हैं - अर्धचालक बनाने के लिए उपयोग की जाने वाली पतली शीट सामग्री। उदाहरण के लिए, पेरिस स्थित औद्योगिक गैसों की कंपनी एयर लिक्विड ने वैकल्पिक नक़्क़ाशी गैसों की एक श्रृंखला का प्रस्ताव किया है जिसका ग्लोबल वार्मिंग पर छोटा प्रभाव पड़ता है ।
हैनबरी ने कहा, लेकिन गैस की जगह एक चुनौती होगी: एक बार फैब्स ऊपर और चल रहे हैं, कुछ भी है कि इस तरह के नक़्क़ाशी गैस के रूप में सिलिकॉन वेफर्स को छूता है, को बदलना मुश्किल है । इस प्रक्रिया में बहुत सटीकता शामिल है। Fabs स्टांप आकार वेफर्स पर १००,०,० ट्रांजिस्टर तक जगह चाहिए, और वे इसे पूरी तरह से करने की जरूरत है । हैनबरी ने कहा, एक फैब को एक फॉर्मूला विकसित करने में चार से पांच साल लगते हैं, और "एक बार जब आप इसे सेट करते हैं, तो आप मूल रूप से इसे बदलना नहीं चाहते हैं ।
कुछ विशेषज्ञों का मानना है कि चिप निर्माताओं को अपनी प्रक्रियाओं को संशोधित करने के लिए और अधिक पर्यावरण के अनुकूल गैसों शुरू शुरू कर देंगे, खासकर अगर बड़ी कंपनियों कार्रवाई करते हैं । फॉनस्टैड ने कहा, "अगर टीएसएमसी स्विच करता है, तो मुझे यकीन है कि दूसरे होंगे । यदि टीएसएमसी ऐसा नहीं करता है, तो अन्य निर्माता घूम सकते हैं और साबित कर सकते हैं कि वे टीएसएमसी से बेहतर हैं। "
चिप उद्योग के कुछ पर्यवेक्षकों के लिए, इसे साफ करने का दृढ़ संकल्प असली लगता है । ली ने कहा कि चिप्स की मौजूदा भारी मांग से ही सेमीकंडक्टर उद्योग को अपने सतत विकास लक्ष्यों को हासिल करने में मदद मिलेगी ।
इनमें मार्जिन ज्यादा होता है और काफी पैसा बनाते हैं। तो भी अगर इन सभी हरित कार्बन उपायों की लागत है, वे इसे बर्दाश्त कर सकते हैं । उन्होंने कहा, और अधिक से अधिक ग्राहक हरित उपकरणों के लिए अधिक भुगतान करने को तैयार हैं।