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“碳中和”涉及行業領域眾多，如果仔細分析碳排放的主要來源，便能發現半導體公司會從底層技術和最終排放兩個層面影響碳中和，是推動全球碳中和至關重要的一環。
根據世界資源研究所的數據統計，2017 年全球碳排放主要來源包括發電供熱 42%、制造和建筑業 23%、工業生產過程 9.7%，交通運輸 7.5%，聚焦中國，發電供熱行業占 30.4%，交通運輸 16.2%、制造業和農業分別占據 12.4% 和 11.8%。
這意味著，實現碳中和目標需要發電供熱行業和交通運輸行業做出變革，這也為長期以來只是在有國家補貼業績上漲，補貼減少或沒有補貼業績下降的光伏風能發電和新能源汽車等產業帶來了機遇。
按照《2030 年前碳達峰行動方案》，到 2030 年，風能、太陽能發電總裝機總量到 12 億千瓦以上，但截止 2020 年，全球光伏裝機容量才 0.76 億千瓦，之間存在巨大的增量空間。隨之而來的便是太陽能發電板、單晶硅發電板需求量增大，光伏發電領域的半導體需求量增多。
而在汽車領域，新能源汽車所消耗的半導體數量是傳統燃油車的 3 至 4 倍，MCU 需求量增長 30%。
意法半導體副總裁、中國區總經理曹志平
“按照整個新能源車的滲透率，預計到 2026 年，至少需要用到 900 多億顆芯片，2035 年需要用到 1285 億顆芯片。”意法半導體副總裁、中國區總經理曹志平說道。
更值得注意的是，由于氮化鎵（GaN）、碳化硅（SiC）為代表的第三代半導體具備耐高溫、高頻率、大功率等優勢，相比硅器件可減低 50% 以上的能源損失，并減小 75% 以上的裝備體積，能夠在5G基建、新能源汽車充電樁、特高壓及軌道交通四大領域發揮重要作用，成為碳中和浪潮下的半導體“新星”。
光伏、新能源、第三代半導體都是碳中和下技術趨勢與半導體公司們的機遇，半導體公司將如何與碳中和共舞？在意法半導體（ST）2021工業峰會上，ST 給出了一些答案。
碳中和大勢下，半導體產業更新升級
2020 年底，ST 承諾到 2027 年實現碳中和，并已經從智慧出行、電力與電源、物聯網和5G市場布局，推動可持續發展。
據 ST 總裁兼首席執行官 Jean-Marc Chery 的介紹：“對 ST 而言，智慧出行就是幫助汽車制造商讓每個人的駕駛更安全、更環保、更互連，涉及包括電動汽車快充電站等配套基礎設施的建設。”
“在電源與能源管理方面，ST 的目標是讓不同的行業能夠全面提高能效，同時提高可再生能源的使用率。能效的提高更智能的系統設計，能效更高的功率半導體，以及數字電源控制解決方案。”
“在物聯網和 5G 方面，我們希望推動智能互連物聯網設備大量普及，提供微控制器、傳感器、獨立連接安全解決方案，以及完整系統所需的模擬和電源管理芯片。去年以來，智能家電增長強勁，預計未來幾年將進一步發展。”
有了大方向上的戰略規劃，在踐行可持續發展的道路上，ST 具體如何用其底層的半導體技術賦能各個行業呢？
在意法半導體的媒體交流活動中，ST 亞太區功率分立及模擬器件產品部，電源與能源技術創新中心應用開發經理李曉先列舉了 ST 在太陽能轉化方面的具體案例。
李曉先表示，太陽能是產生更多能源的綠色方式之一，無論是在西部能源站還是工商業屋頂，都安裝了更多的太陽能，而 ST 有很多高能效的能源轉化方案，例如高效率的屋頂光伏產生的轉化器，會用到 ST 高性能MCU、IGBT和隔離設備等新產品。
“我們安裝的太陽能越來越多，同時也帶來一些顧慮：如果這些太陽能設備 5 至 10 年就損壞了，會造成很大的能源浪費。因此太陽能設備的使用壽命也是目前行業關注的重點。ST 正通過一些列技術延長太陽能設備的壽命。”
據李曉先介紹，ST 的通信技術與智能光伏技術相結合，一方面能夠有效管理光伏模塊，提高效率，另一方面一旦光伏模塊出現故障，通信技術能夠發布警報，高效地維護整個網絡，安全性得以保障。
ST 亞太區功率分立和模擬產品器件部市場和應用副總裁 Francesco MUGGERI 也表示，ST 正在為風能和太陽能這兩個市場產生更多的電子元件，SiC對于大功率風能和太陽能都是十分理想的，GaN則尤其針對太陽能系統中的“流”或是微型逆變器。
“針對 SiC，我們已經做了大量的投資，收購 Norstel 垂直整合供應鏈，計劃在 2024 年實現 40% 的內部晶圓供應；在 GaN 方面，我們已經在法國圖爾市投入 GaN 生產，很快就會擁有我們自己的技術。”
芯片制造節水省電，半導體大廠碳中和的必修課
碳中和對半導體產業提出要求，尤其是對第三代半導體需求迫切，由此引發第三代半導體大熱，半導體大廠們調整戰略方向直指碳中和。但芯片制造本身耗電耗水嚴重，是否會讓半導體公司業務所指，所節省的能源，所提高的能效，在芯片制造大量能源消耗下，最終無濟于事？
五個月前，蘋果在一份報告中稱，計劃未來十年內所有的業務、生產供應鏈及產品生命周期將凈碳排放量降至零，實現碳中和。
為實現這一目標，蘋果打出一套“碳中和”組合拳，定制 10 年氣候路線圖，并圍繞低碳設計、能源效率、可再生電力、直接減排和碳清除五大支柱定制措施，詳細說明了其在 2030 年之前將要采取的敢于措施和改變。
不過，哈佛大學研究員烏迪特·古普塔（Udit Gupta）在其一篇論文中指出，芯片制造占電子設備“碳排放的大部分”，因此臺積電或將成為蘋果碳中和最大“攔路虎”。
來自綠色和平組織的數據顯示，臺積電使用了臺灣發電量的近 5%，到 2022 年這一數字可能上升到 7.2%，另外臺積電 2019 年消耗了約 6300 萬噸水，彼時臺灣正在經歷 50 年來最嚴重的旱災。
古普塔提出的這一問題，不僅是蘋果這類科技公司需要面臨的問題，更是廣大半導體公司需要共同面臨的問題。
半導體廠商們當然也想到了這一點，ST 已經承諾 2027 年購買的電力 100% 來自可再生能源發電，承諾成為半導體行業中最早實現碳中和的公司。
另外，Francesco MUGGERI 還向雷鋒網透露，ST 為實現碳中和，在芯片制造方面設立了十分先進的項目，項目的具體內容不便明說。“不過，在對可持續，尤其是碳中和的遵循方面，我們比市場中任何其他公司都要走在更前面。”
事實上，在20多年前，ST 就發起了可持續發展倡議，并在過去幾年一直努力優化水電氣的利用率，在ST的官網上，可以查看自 2010 年起每一年的可持續發展報告。
未來，ST將會如何從芯片制造方面推動碳中和？我們拭目以待。
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