Δεν είναι το... χάραγμα του Αντιχρίστου, αλλά ένα πρόβλημα που αφορά την επιβίωση όλου του πλανήτη
Τα τσιπάκια είναι παντού: από τα «έξυπνα» κινητά μας και τις τηλεοράσεις μας μέχρι τα αυτοκίνητά μας και τις ανεμογεννήτριες. Τα τελευταία δύο χρόνια λόγω της πανδημίας, η άνοδος της ζήτησης σε ηλεκτρονικά μέσα οδήγησε την βιομηχανία παραγωγής ημιαγωγών (τσιπ) σε ένα τέλμα με τα τσιπάκια να βρίσκονται πλέον σε μόνιμη έλλειψη. Την ίδια στιγμή όμως το περιβαλλοντικό αποτύπωμα της βιομηχανίας είναι τεράστιο. Μπορεί αυτό να αλλάξει;
Καταστρέφοντας το
περιβάλλον
Η βιομηχανία παραγωγής ημιαγωγών παρουσιάζει ένα παράδοξο. Η
προσπάθειά μας να καταπολεμήσουμε την κλιματική αλλαγή βασίζεται σε ένα μεγάλο
βαθμό στα τσιπάκια. Μόνο με αυτά μπορούν να κατασκευαστούν τα ηλεκτρικά
αυτοκίνητα, τα ηλιακά πάνελ και οι ανεμογεννήτριες. Την ίδια στιγμή όμως η
κατασκευή αυτών των τσιπ επιβαρύνει όσο λίγα την κλιματική κρίση καθώς απαιτεί
τεράστιες ποσότητες ενέργειας και νερού. Μόνο ένα εργοστάσιο παραγωγής ημιαγωγών
χρειάζεται εκατομμύρια τόνους νερού την ημέρα και αντίστοιχα δημιουργεί
ιδιαίτερα επιβλαβή απόβλητα.
Μόνο η Βιομηχανία Παραγωγής Ημιαγωγών της Ταϊβάν (Taiwan Semiconductor Manufacturing Company
- TSMC), η μεγαλύτερη
κατασκευάστρια τσιπ στον κόσμο, η οποία προμηθεύει ακόμα και την Apple, χρησιμοποιεί το 5% όλης της ηλεκτρικής
ενέργειας που καταναλώνει η Ταϊβάν, ένα ποσοστό που σύμφωνα με τις μελέτες της Greenpeace αναμένεται να
αυξηθεί στο 7,2% το 2022. Παράλληλα, μόνο το 2019 χρησιμοποίησε 63 εκατ. τόνους
νερού. Φέτος, η Ταϊβάν χτυπήθηκε από μια μεγάλη περίοδο ξηρασίας – η χειρότερη
εδώ και μισό αιώνα- και αυτό έφερε σε έντονη αντιπαράθεση τη βιομηχανία με τους
αγρότες της χώρας.
Στις ΗΠΑ, ένα μόνο εργοστάσιο παραγωγής ημιαγωγών, αυτό της Intel που βρίσκεται σε μια
έκταση 2.800 στρεμμάτων στην Αριζόνα, παρήγαγε περίπου 1.500 τόνους αποβλήτων
μόνο στους τρεις πρώτους μήνες του χρόνου. Από αυτά, περίπου το 60% είναι ιδιαίτερα επιβλαβή. Επίσης, κατανάλωσε
3.500 λίτρα καθαρού νερού, αρκετό για να γεμίσει 1.400 Ολυμπιακές πισίνες, και
χρησιμοποίησε ενέργεια 561 εκατ. κιλοβατώρες. Όλα αυτά σε τρεις μήνες.
Παράλληλα, η βιομηχανία παραγωγής ημιαγωγών, εκτός από την
μεγάλη κατανάλωση ενέργειας «διαθέτει το μεγαλύτερο αποτύπωμα άνθρακα»,
αναφέρει ο ερευνητής του Χάρβαρντ Ουντίτ Γκούπτα, ο οποίος συνέγραψε μια
σχετική μελέτη το 2020.
Η πανδημία «χτύπησε»
και τα τσιπάκια
Πριν από περίπου δύο χρόνια ξέσπασε η πανδημία του
κοροναϊού. Η ζήτηση σε ηλεκτρονικές συσκευές αυξήθηκε κατακόρυφα και η βιομηχανία
παραγωγής ημιαγωγών αναγκάστηκε να αντιμετωπίσει μια νέα πρόκληση. Η έλλειψη σε
τσιπ ήταν τεράστια και πολλά εργοστάσια στον κόσμο αναγκάστηκαν να σταματήσουν
να λαμβάνουν νέες παραγγελίες.
Την ίδια στιγμή μεγάλες επιχειρήσεις αναγκάστηκαν να
σταματήσουν τις πωλήσεις τους. Ειδικά ο χώρος της αυτοκινητοβιομηχανίας ήρθε σε…
δεύτερη μοίρα εν μέσω πανδημίας, όταν οι άνθρωποι σταμάτησαν να αγοράζουν
αυτοκίνητα και στράφηκαν στα smartphone
και τα λάπτοπ. Έτσι, η General Motors
σταμάτησε την παραγωγή αυτοκινήτων σε αρκετά εργοστάσιά της στη Βόρεια Αμερική
αυτόν τον μήνα, ενώ η Toyota
ανακοίνωσε ότι θα μειώσει κατά 40% την παραγωγή της τον Σεπτέμβριο.
Σε μια προσπάθεια να αυξήσουν την παραγωγή τσιπ, πολλές χώρες
ανακοίνωσαν την έναρξη πολλά υποσχόμενων προγραμμάτων ώστε να ενισχύσουν την
βιομηχανία.
Πριν λίγους μήνες επικυρώθηκε στις ΗΠΑ το νομοσχέδιο «Chips for America Act» (Τσιπάκια για την Αμερική),
το οποίο προβλέπει την επιχορήγηση της βιομηχανίας παραγωγής τσιπ στην χώρα με 52
δισ. δολάρια σε βάθος πενταετίας. Ταυτόχρονα, η Ευρωπαϊκή Ένωση προώθησε το
δικό της νομοσχέδιο που στοχεύει στην αύξηση του μεριδίου της στην παγκόσμια
αγορά των ημιαγωγών στο 20% μέχρι το 2030. Η πρόεδρος της Ευρωπαϊκής Επιτροπής,
Ούρσουλα φον ντερ Λάιεν, το αποκάλεσε «ζήτημα τεχνολογικής κυριαρχίας», στην
ομιλία της στην Ευρωβουλή την περασμένη εβδομάδα.
Οι εξαγγελίες αυτές την ίδια στιγμή οδηγούν πιθανώς σε μια
μεγάλη σύγκρουση με τους διεθνείς στόχους για την αντιμετώπιση της κλιματικής
αλλαγής. Τόσο η Ευρωπαϊκή Ένωση όσο και οι ΗΠΑ στοχεύουν να μειώσουν στο μισό τις
εκπομπές του διοξειδίου του άνθρακα ως το 2030 και να τις φτάσουν στο μηδέν
μέχρι το 2050. Έτσι, όσο αυξάνεται η βιομηχανία παραγωγής ημιαγωγών το ίδιο θα
συμβεί και με τον αντίκτυπό της στο περιβάλλον.
Κάτι αλλάζει;
Ωστόσο, υπό την πίεση των επενδυτών και των παραγωγών
ηλεκτρονικών μέσων, οι οποίοι θέλουν να αναφέρουν στους καταναλωτές ότι
προσφέρουν πιο «πράσινα» προϊόντα και προσπαθώντας να αντιμετωπίσει τις συνεχείς
κατηγορίες για την επιβάρυνση που προκαλεί στον πλανήτη, η βιομηχανία παραγωγής
ημιαγωγών επιχειρεί μια νέα προσέγγιση. Η TSMC υποσχέθηκε να παράγει μηδενικά απόβλητα μέχρι το 2050. «Σκοπεύουμε
να επεκτείνουμε την ‘πράσινη’ επιρροή μας και να κάνουμε δυνατή την βιωσιμότητα
της βιομηχανίας με χαμηλού επιπέδου ρύπους», ανέφερε ο επικεφαλής της TSMC, Μαρκ Λουι.
«Πρόσφατα, άρχισα να παρατηρώ τις προσπάθειές μας για το
περιβάλλον να έρχονται σε προτεραιότητα», αναφέρει η Σοχίνι Ντασγκούπτα, η
επικεφαλής σχεδιάστρια μηχανικός της ON Semiconductors.
Όπως λέει, πριν από δύο χρόνια, η βιομηχανία «καθόταν
αμέτοχη λέγοντας ότι ‘ναι, η βιωσιμότητα είναι σημαντική, αλλά δεν ξέρουμε τι
να κάνουμε με αυτή’». Αλλά τώρα λέει ότι βλέπει κινήσεις: «Κάθε μέρα λαμβάνουμε
κάποιο email για το τι
κάνει η εταιρεία μας ή τι κάνουν οι άλλες εταιρείες», αναφέρει.
Η άνοδος των κοινωνικών επενδύσεων βοήθησε, σύμφωνα με τον
Μαρκ Λι, έναν αναλυτή ημιαγωγών στην επενδυτική εταιρεία Bernstein. Οι επενδυτικές εταιρείες προωθούν
τις «πράσινες επενδύσεις» και οι επενδυτές κάνουν περισσότερες ερωτήσεις για
την περιβαλλοντική, κοινωνική και εταιρική διακυβέρνηση και τον αντίκτυπό της σε
αυτά. «Τα τελευταία τρία χρόνια, η απαίτηση γι’ αυτά τα τρία κριτήρια είναι πιο
έντονη από ποτέ, Αναγκαστικά, τελικά οι εταιρίες συμμορφώνονται με αυτές τις αλλαγές»,
αναφέρει ο Λι.
Παράλληλα, η πιο εύκολη πρόσβαση σε ανανεώσιμες πηγές
ενέργειας βοηθά την βιομηχανία παραγωγής ημιαγωγών να μειώσουν το αποτύπωμα του
άνθρακα. Η Intel
υποσχέθηκε να βασίσει το 100% της ενέργειάς της σε ανανεώσιμες πηγές μέχρι το
2030, ενώ η TSMC έθεσε
το χρονικό όριο στο 2050.
Η κατανάλωση ενέργειας ευθύνεται για το 62% των εκπομπών της
TSMC ανέφερε στον Guardian, η εκπρόσωπος της εταιρείας,
Νίνα Κάο. Η εταιρεία υπέγραψε τον περασμένο χρόνο ένα εικοσαετές συμβόλαιο με
την δανική εταιρεία ενέργειας Ørsted,
ώστε να αγοράζει όλη την ενέργεια που χρειάζεται από ένα θαλάσσιο πάρκο
αιολικής ενέργειας 920 μεγαβάτ, το οποίο χτίζεται στον πορθμό της Ταϊβάν.
Η συμφωνία, η οποία περιγράφεται ως η μεγαλύτερη αγορά
ανανεώσιμης ενέργειας, θα έχει μεγάλα οφέλη για την TSMC, σύμφωνα με τον Σάσι Μπάρλα,
αναλυτή ανανεώσιμων ενεργειών στην συμβουλευτική εταιρεία ενέργειας, Wood Mackenzie. Από τη μια της εγγυάται
καθαρή ηλεκτρική ενέργεια και από την άλλη θα την πληρώνει σε χαμηλό κόστος, το
οποίο δεν θα είναι κυμαινόμενο.
Οι ενέργειες της TSMC πιθανότατα θα επηρεάσουν ολόκληρη τη βιομηχανία, σύμφωνα με
τον Κλίφτον Φονσταντ, καθηγητή ηλεκτρικής μηχανικής στο ΜΙΤ. «Και άλλοι παραγωγοί
θα πρέπει να ακολουθήσουν το παράδειγμά της», τονίζει.
Η μεταπήδηση στις ανανεώσιμες πηγές ενέργειας θα αναγκάσει επίσης
τη βιομηχανία να εφαρμόσει πιο αποδοτικές συνθήκες στα εργοστάσιά της. Θα
μπορούν να ρυθμίζουν πιο αποδοτικά την θερμοκρασία του αέρα και του νερού, της υγρασίας
και της πίεσης. Θα μπορούν να χωρίζουν το χώρο τους ώστε σε ένα τμήμα η γραμμή
παραγωγής να χρησιμοποιεί υψηλή πίεση και σε ένα άλλο χαμηλή, χρησιμοποιώντας
λιγότερη ενέργεια, αντί να έχουν σε όλο το χώρο την ίδια πίεση. Θα μπορούσαν ακόμα
να μάθουν ακόμα και πώς να κλείνουν τα εργαλεία όταν δεν χρησιμοποιούνται.
Μια ακόμα βασική πρόκληση είναι και η αντιμετώπιση των άκρως
μολυσματικών υλικών που χρησιμοποιούνται στην παραγωγή των ημιαγωγών. Κατά τη
διάρκεια της παραγωγής χρησιμοποιούνται μια σειρά από διαφορετικά αέρια, πολλά
από τα οποία έχουν μεγάλο αρνητικό αντίκτυπο στο περιβάλλον.
Η TSMC
υποστηρίζει ότι έχει δημιουργήσει καθαριστικές και άλλες εγκαταστάσεις ώστε να
διαχειρίζεται στις εκπομπές αερίων. Ωστόσο, μια άλλη μέθοδος θα ήταν η
αντικατάσταση αυτών των «βρώμικων» αερίων που χρησιμοποιούνται κυρίως για τον
καθαρισμό των ευαίσθητων εργαλείων, λέει ο Μάικλ Πίτροφ, ένας χημικός μηχανικός
που ασχολείται με τα αέρια των ημιαγωγών στην Solvay Special Chemicals.
Σε ορισμένα βιομηχανικά τεστ στην πάροδο των τελευταίων ετών
με έξι περίπου πελάτες τους, ο Πίτροφ λέει ότι αυτός και οι συνεργάτες του
κατάφεραν να αντικαταστήσουν τα πιο βλαβερά αέρα με το πιο «καθαρό» φθόριο, το
οποίο έχει χαμηλό περιβαλλοντικό αποτύπωμα.
Άλλες εταιρείες, εστιάζουν στην αντικατάσταση των αερίων που
χρησιμοποιούνται για να χαράσσουν τα σχέδια και να καθαρίζουν την επιφάνεια των
δίσκων πυριτίου, ενός πολύ λεπτού υλικού που χρησιμοποιείται στην κατασκευή των
τσιπ. Η γαλλική εταιρεία παραγωγής αερίων Air Liquide, για παράδειγμα, παρουσίασε μια σειρά από εναλλακτικά
αέρια τέτοιου είδους με χαμηλό περιβαλλοντικό αντίκτυπο.
Ωστόσο, η αντικατάσταση των αερίων θα αποτελέσει μια
πραγματική πρόκληση. Οτιδήποτε αγγίζει την επιφάνεια ενός δίσκου είναι πολύ
δύσκολο να αλλάξει, όταν πια το εργοστάσιο βρίσκεται σε λειτουργία, αναφέρει ο
Πίτερ Χάνμπουρι, ένας ειδικός της βιομηχανίας παραγωγής ημιαγωγών στην εταιρεία
συμβουλευτικής Bain
& Company. Η διαδικασία
απαιτεί υψηλή ακρίβεια. Τα εργοστάσια θα πρέπει να τοποθετήσουν μέχρι και 100
εκατ. τρανζίστορ (κρυσταλλολυχνίες) σε έναν δίσκο μεγέθους γραμματόσημου και
αυτό πρέπει να γίνει τέλεια. Χρειάζονται τέσσερα με πέντε χρόνια για να σχεδιαστεί
πώς θα γίνει αυτό και «μόλις το πετύχεις, ουσιαστικά δεν θες να το αλλάξεις ποτέ»,
λέει ο Χάνμπουρι. Ωστόσο, η προσθήκη νέων αερίων θα σήμαινε ότι διαδικασία θα πρέπει
να γίνει όλη από την αρχή.
Ωστόσο, κάποιοι ειδικοί είναι αισιόδοξοι ότι οι παραγωγοί
ημιαγωγών θα τροποποιήσουν την διαδικασία τους χρησιμοποιώντας πιο οικολογικά
αέρια, ειδικά αν οι «μεγάλοι παίκτες» κάνουν την κίνηση. «Αν αλλάξει τα αέρια η
TSMC, είμαι σίγουρος
ότι το ίδιο θα κάνουν και οι άλλοι», λέει ο Φόνσταντ. «Αν η TSMC δεν τα αλλάξει, τότε οι άλλοι
κατασκευαστές ίσως το κάνουν για να δείξουν ότι είναι καλύτεροι».
Για όσους παρακολουθούν την βιομηχανία, η αποφασιστικότητα των
εταιρειών αυτών για να βελτιώσουν το περιβαλλοντικό τους αποτύπωμα μοιάζει
αληθινή και η μεγάλη ζήτηση των τσιπ αυτή τη στιγμή που θα αποφέρει τα
αντίστοιχα κέρδη θα τους δώσει τη δυνατότητα να το πράξουν.
«Έχουν πολύ καλά περιθώρια κέρδους και βγάζουν πολλά λεφτά. Οπότε
ακόμα και αν όλα αυτά τα περιβαλλοντικά μέτρα κοστίζουν, έχουν τα χρήματα για
να το αντέξουν. Και κατ’ επέκταση και οι καταναλωτές θα είναι διατεθειμένοι να
πληρώσουν περισσότερα για μια πιο οικολογική συσκευή», αναφέρει ο Μαρκ Λι.