Ngành công nghiệp chip máy tính và tác động môi trường

Công ty Sản xuất Chất bán dẫn Đài Loan, Trung Quốc (TSMC) - nhà sản xuất chip lớn nhất thế giới chuyên cung cấp chip cho Apple - mới đây đã cam kết đạt mức phát thải bằng 0 vào năm 2050. Công ty đặt mục tiêu “mở rộng ảnh hưởng xanh và thúc đẩy ngành công nghiệp theo hướng bền vững carbon thấp” - Chủ tịch TSMC, Mark Lui cho biết.

Nhưng việc khử carbon trong ngành sẽ là một thách thức lớn. Riêng TSMC sử dụng gần 5% tổng lượng điện Đài Loan, dự đoán sẽ tăng lên 7,2% vào năm 2022. Việc sử dụng nước của công ty trở thành chủ đề gây tranh cãi trong đợt hạn hán của Đài Loan năm 2021.

Tại Mỹ, chỉ riêng khuôn viên rộng lớn của Intel ở Ocotillo bang Arizona, đã thải ra gần 15.000 tấn chất thải trong 3 tháng đầu năm 2021, khoảng 60% trong số đó là nguy hại. Intel cũng tiêu thụ 927 triệu gallon nước ngọt, đủ để lấp đầy khoảng 1.400 bể bơi Olympic và sử dụng 561 triệu kilowatt giờ năng lượng.

Khách hàng bán dẫn quy mô lớn như Apple là những nơi sử dụng chip để cung cấp sức mạnh tính toán cho smartphone, laptop và những thiết bị khác. Đạo luật Chips for America đề xuất tài trợ 52 tỷ USD trong 5 năm cho ngành công nghiệp bán dẫn của Mỹ. Liên minh châu Âu (EU) đưa ra luật riêng nhằm tăng thị phần chip toàn cầu lên 20% vào năm 2030.

Chủ tịch Ủy ban châu Âu, Ursula von der Leyen, mô tả đó là “vấn đề chủ quyền công nghệ”. Những tham vọng này dẫn đến một cuộc đụng độ tiềm tàng với các mục tiêu khí hậu quốc tế. Và khi ngành công nghiệp bán dẫn phát triển, lượng khí thải carbon cũng sẽ tăng theo. Tuy nhiên, trong bối cảnh áp lực từ giới đầu tư và nhà sản xuất điện tử muốn báo cáo chuỗi cung ứng xanh hơn cho khách hàng, doanh nghiệp bán dẫn buộc phải tăng cường hành động để giải quyết dấu vết khí hậu của mình.

Sohini Dasgupta, kỹ sư thiết kế chính tại ON Semiconductors, cho biết: “Gần đây, tôi bắt đầu thấy những tác động của khu vực sản xuất chip đối với môi trường đang được đặt lên hàng đầu”. Theo Mark Li, nhà phân tích chất bán dẫn tại công ty đầu tư Bernstein, sự gia tăng đầu tư có đạo đức đã giúp ích rất nhiều cho vấn đề biến đổi khí hậu.

Các nhà quản lý quỹ ngày càng tiếp thị “quỹ xanh” và giới đầu tư đang đặt nhiều câu hỏi hơn về tác động môi trường, xã hội và quản trị (ESG) của các công ty. Năng lượng tái tạo sẵn có nhiều hơn đang giúp nhà sản xuất chip giảm lượng khí thải carbon của họ. Intel cam kết cung cấp 100% năng lượng từ các nguồn tái tạo vào năm 2030; TSMC cũng vậy, nhưng với thời hạn là năm 2050.

Người phát ngôn của công ty, Nina Kao, cho biết tiêu thụ năng lượng chiếm 62% lượng khí thải của TSMC. Năm 2020, TSMC đã ký một thỏa thuận kéo dài 20 năm với công ty năng lượng Đan Mạch Orsted, mua toàn bộ năng lượng từ một cánh đồng gió ngoài khơi công suất 920 megawatt mà công ty này triển khai xây dựng ở eo biển Đài Loan.

Shashi Barla, chuyên gia phân tích năng lượng tái tạo tại Công ty tư vấn năng lượng Wood Mackenzie, cho biết đây là thỏa thuận mua năng lượng tái tạo lớn nhất thế giới, mang lại lợi ích cho TSMC. Clifton Fonstad, Giáo sư kỹ thuật điện và khoa học máy tính Học viện Công nghệ Massachusetts (MIT) của Mỹ, cho biết hành động của TSMC có khả năng ảnh hưởng đến phần còn lại của ngành công nghiệp.

Peter Hanbury, chuyên gia sản xuất chất bán dẫn công ty tư vấn quản lý Bain & Company, nhận định, cũng như việc chuyển sang năng lượng tái tạo, nhà sản xuất cũng có thể thực hiện một số biện pháp thay thế hiệu quả trong hoạt động sản xuất chip. Nhà sản xuất có thể tìm cách điều chỉnh nhiệt độ, độ ẩm và áp suất của không khí và nước. Họ có thể phân đoạn các khu vực để dây chuyền sản xuất có áp suất cao sử dụng ít năng lượng hơn thay vì duy trì toàn bộ khu vực ở áp suất cao.

Huili Grace Xing, Giáo sư kỹ thuật Đại học Cornell, người làm việc về vật liệu bán dẫn, cho biết họ có thể thu thập thêm dữ liệu và sử dụng máy học để tắt các công cụ khi chúng không được sử dụng.

Ngoài ra còn có sự đổi mới nhằm giải quyết những vật liệu gây ô nhiễm nặng nhất được sử dụng để sản xuất chất bán dẫn. Ngành công nghiệp chip sử dụng nhiều loại khí khác nhau trong quá trình sản xuất, nhiều loại trong số đó có tác động đáng kể đến khí hậu. Michael Pittroff, kỹ sư hóa học làm việc về khí bán dẫn tại Solvay Special Chemicals cho biết ông và nhóm của mình đã thay thê ënhiều khí gây ô nhiễm hơn bằng flo “sạch hơn”, với tác động làm nóng lên toàn cầu thấp hơn.

Một số công ty khác nhắm mục tiêu đến những loại khí được sử dụng để khắc hoa văn lên và làm sạch bề mặt silicon của tấm wafer - mảnh vật liệu mỏng được sử dụng để sản xuất chất bán dẫn. Chẳng hạn, công ty khí công nghiệp Air Liquide có trụ sở tại Paris (Pháp) đề xuất một dòng khí thay thế giúp giảm thiểu tác động nung nóng khí hậu toàn cầu.