Các chip máy tính có thể bị thiếu hụt, song lượng khí thải carbon do ngành công nghiệp bán dẫn gây ra vẫn rất dồi dào.
Những tấm silicon tuy nhỏ xíu nhưng đóng vai trò rất quan trọng trong các nền kinh tế được thúc đẩy bởi công nghệ ngày nay, tuy nhiên tác động của chúng lên hành tinh không phải lúc nào cũng tích cực.
Cần phải có một lượng lớn năng lượng để sản xuất các con chip nằm bên dưới mui xe của nhiều loại vật dụng - từ máy bay chiến đấu và ô tô, đến ấm đun nước và chuông cửa.
Một nhóm các nhà nghiên cứu tại Đại học Harvard đã viết vào năm 2020 rằng sản xuất chip “chiếm phần lớn sản lượng carbon” từ các thiết bị điện tử.
Trong khi một số năng lượng này đến từ các nguồn tái tạo, phần lớn đến từ nhiên liệu hóa thạch như than và khí đốt, và một số nhà sản xuất chip hiện thải ra nhiều carbon hơn các nhà sản xuất ô tô nổi tiếng.
Các quy trình đúc chip đều sử dụng nhiều năng lượng
Theo nhà phân tích Glenn O’Donnell của Forrester, một số khía cạnh của quy trình sản xuất chất bán dẫn đòi hỏi lượng điện năng lớn.
Để bắt đầu, các nhà sản xuất chip cần lấy silicon thô (tức là cát), nấu chảy, tinh chế và sau đó “phát triển” các “que” silicon, O’Donnell cho biết. Ông nói: “Các lò cần làm điều này đang cực kỳ thiếu năng lượng. Ông cho biết thêm, các thanh silicon tinh khiết sau đó được “cắt lát như thịt nguội thành các tấm mỏng”.
Các vật liệu khác nhau được xếp lên các tấm wafer theo một loạt các bước sử dụng thiết bị sử dụng nhiều năng lượng. O’Donnell cho biết, lò khuếch tán, máy cấy ion và máy khắc plasma đều cần một lượng điện năng đáng kể, O’Donnell cho biết thêm rằng một số cần nhiệt độ rất cao.
Ví dụ, các lò khuếch tán chạy ở nhiệt độ 1.200 đến 2.000 độ F và các tấm wafer được đặt trong đó hàng giờ đồng hồ để thay đổi đặc tính bề mặt của silicon.
Những con chip khổng lồ từ Đài Loan
Hầu hết các chip trên thế giới được sản xuất ở Châu Á, trong đó Đài Loan là một trung tâm hoạt động đặc biệt nhờ sự hiện diện của Công ty Sản xuất Chất bán dẫn Đài Loan TSMC, công ty sản xuất nhiều chip hơn bất kỳ công ty nào khác trên toàn thế giới.
Yung-Jen Chen, một nhà nghiên cứu của Greenpeace ở Đài Loan, người lãnh đạo nhóm công ty từ thiện về khí hậu, nói rằng công ty thải ra nhiều carbon hơn bất kỳ nhà sản xuất chip nào khác. Cô ấy nói “đi trước những người khác”. Theo Greenpeace, công ty có trụ sở tại Tân Trúc, sản xuất chip cho Apple và Tesla, sử dụng nhiều điện hơn mỗi năm so với thủ đô Đài Loan của Đài Loan.
Do tiêu thụ điện năng, TSMC đã thải ra 6 triệu tấn carbon vào năm 2017, 8 triệu tấn vào năm 2019 và 15 triệu vào năm 2020. Trong vài năm qua, lượng khí thải gây hiệu ứng nhà kính của TSMC đã vượt qua lượng khí thải nhà kính của tập đoàn ô tô khổng lồ GM, theo dữ liệu từ Bloomberg.
Nhà phân tích Alan Priestley của Gartner cho biết điều quan trọng là phải so sánh lượng khí thải của ngành công nghiệp bán dẫn với lượng khí thải của các ngành khác như hậu cần, hàng không và vận chuyển.
Chen cho biết lượng khí thải của TSMC, được chia sẻ trong các báo cáo bền vững hàng năm, “vẫn đang tăng nhanh do không ngừng mở rộng.
Thật vậy, TSMC đang trong quá trình thành lập các nhà máy mới khổng lồ ở Đài Loan và Arizona. Trong khi các cơ sở trị giá hàng tỷ đô la này sẽ làm tăng nguồn cung chip, chúng cũng sẽ làm tăng lượng điện mà TSMC sử dụng.
Chuyển sang năng lượng tái tạo
“Để giảm lượng khí thải carbon, chuyển đổi các nguồn điện sang năng lượng sạch là chìa khóa quan trọng,” Chen nói và cho biết thêm rằng các nhà sản xuất chip đang “háo hức” làm điều này càng sớm càng tốt.
Sau TSMC, Samsung và Intel có dấu chân carbon lớn nhất tiếp theo trong ngành công nghiệp bán dẫn, Priestley cho biết. Ông giải thích: “Như với hầu hết các ngành công nghiệp, lượng khí thải carbon bị ảnh hưởng bởi quy mô kinh doanh. “Lượng khí thải sẽ tăng theo quy mô và số lượng lỗ hổng vì vậy nhà cung cấp bán càng lớn thì lượng khí thải carbon của họ sẽ càng lớn”.
Các công ty lớn trong ngành cho biêt, họ đang thực hiện các hành động để cố gắng đảm bảo giảm lượng khí thải khi mở rộng quy mô hoạt động.
Các cam kết được đưa ra khi thế giới đang xem xét những gì mà các thủ tướng và tổng thống cam kết tại hội nghị khí hậu COP26 ở Glasgow, Vương quốc Anh.
Vào mùa hè này, TSMC đã thông báo rằng họ muốn đạt mức phát thải ròng bằng không vào năm 2050. Họ cũng đã đặt mục tiêu đạt 40% năng lượng tái tạo trong toàn công ty vào năm 2030.
Điều đó sẽ không dễ dàng với sự tạo thành của hỗn hợp năng lượng của Đài Loan. Vào năm 2019, 91,5% năng lượng sơ cấp của Đài Loan được tạo ra từ nhiên liệu hóa thạch, theo dữ liệu từ báo cáo Đánh giá thống kê năng lượng thế giới của BP.
TSMC hiện sử dụng 4,8% tổng sản lượng điện của Đài Loan và con số này dự kiến sẽ tăng lên 7,2% vào năm 2022, theo Greenpeace.
Nina Kao, phó phát ngôn viên của TSMC, nói với CNBC rằng công ty có kế hoạch mua thêm năng lượng tái tạo và tín chỉ carbon. Nó cũng đang tìm cách nâng cao hiệu quả của thiết bị trong các nhà máy của mình và thực hiện nhiều dự án tiết kiệm năng lượng hơn.
Vào tháng 7 năm 2020, TSMC đã ký một thỏa thuận 20 năm với Orsted để mua toàn bộ sản xuất của hai trang trại điện gió ngoài khơi đang được phát triển ngoài khơi bờ biển phía Tây của Đài Loan.
Samsung và Intel
Các nhà máy sản xuất chip của Samsung đã thải ra 12,9 triệu tấn CO2 tương đương vào năm 2020, khiến nó trở thành nhà máy phát thải carbon lớn thứ hai trong ngành công nghiệp bán dẫn.
“Chúng tôi liên tục đánh giá tác động môi trường của việc phát thải KNK (khí nhà kính) trong toàn bộ chu trình sản xuất”, người phát ngôn của công ty nói với CNBC, đồng thời cho biết thêm rằng doanh nghiệp đang tối ưu hóa quy trình công nghệ và vật liệu như một phần của nỗ lực tạo ra chip một cách thân thiện với môi trường. Samsung chưa chính thức công bố mục tiêu không có mạng lưới của riêng mình nhưng công ty là một phần quan trọng trong tầm nhìn của Hàn Quốc để trở thành trung hòa carbon vào năm 2050.
Đối thủ Intel đã được ca ngợi vì đã cắt giảm lượng khí thải carbon của mình trong những năm gần đây.
Năm 2020, công ty sản xuất 2,88 triệu tấn CO2 tương đương, mặc dù tiêu thụ 10,6 tỷ kilowatt giờ năng lượng trên toàn thế giới. Một công trình ở Arizona đã sử dụng 561 triệu kilowatt giờ năng lượng trong ba tháng đầu năm 2021.
Fawn Bergen, giám đốc phát triển bền vững của công ty tại Intel, nói với CNBC rằng “giảm sử dụng năng lượng hoạt động là cốt lõi trong chiến lược khí hậu tổng thể của Intel” và các mục tiêu năm 2030 của Intel.
Intel cho biết 82% năng lượng của họ đến từ các nguồn “xanh” như năng lượng mặt trời và địa nhiệt vào năm 2020.
Nhà sản xuất chip có trụ sở tại Santa Clara cho biết họ đã thực hiện một số dự án vào năm ngoái giúp tiết kiệm 161 triệu kWh năng lượng. Trong năm nay, các dự án tương tự sẽ giúp hãng tiết kiệm thêm 125 triệu kWh năng lượng, Intel cho biết.
Abishur Prakash, một chiến lược gia địa chính trị tại Trung tâm Đổi mới Tương lai, cho biết, việc biến các cam kết thành hiện thực sẽ là một phần khó. “Điều gì sẽ xảy ra nếu Ấn Độ đề xuất rằng tất cả điện thoại thông minh mới phải đến từ các nhà máy xanh vào năm 2030?” anh ấy nói.
“Một thách thức khác là bản thân các công ty, như Apple, có thể đặt ra mục tiêu,” Prakash nói thêm. “Tuy nhiên, để đạt được những mục tiêu đó sẽ đòi hỏi phải có chuỗi cung ứng - trải rộng trên nhiều cấp - cũng tham gia và tạo ra các chiến lược ESG (môi trường, xã hội và quản trị doanh nghiệp) của riêng họ. Điều đó sẽ không dễ dàng chút nào ”.