Zákon o čipoch: (skutočné) náklady na výrobu polovodičov

Zákon o čipoch: (skutočné) náklady na výrobu polovodičov

(príspevok je sponzorovaný)

Európska komisia predstavila 8. februára ambicióznu iniciatívu na rozšírenie kapacity výroby čipov v Európe pre zníženie vonkajšej závislosti od polovodičov, malých, ale životne dôležitých komponentov pre všetky elektronické systémy, od smartfónov až po autá.
Do konca minulého roka bolo v pláne predložiť návrh v treťom štvrťroku 2022. Iniciatíva však prebehla závratnou rýchlosťou, v mene čoho predsedníčka komisie, Ursula von der Leyen, a komisár pre vnútorný trh, Breton, využili svoju politickú moc. 
V tejto osobitnej správe sa EURACTIV zameriava na základnú zložku, ktorá chýba v balíku čipov: ako exekutíva EÚ zosúladí svoje ambície v oblasti polovodičov s ostatnými politickými preferenciami, ako je zelená agenda a nadchádzajúce obmedzenia pre nebezpečné chemikálie.

PFAS: jedovatá zložka čipov, ktorá nemizne

Keďže sa Európa usiluje o zvýšenie kapacity polovodičov pomocou zákona o čipoch, zvýši sa aj používanie jedovatých chemikálií, pričom nakladanie s nebezpečným odpadom zostáva do značnej miery nezodpovedané.
Výrobcovia čipov používajú per- a poly-fluóralkylové látky (PFAS), syntetické látky známe ako „večné chemikálie“, pretože sa nerozkladajú v životnom prostredí. Tieto látky sú nebezpečné pre ľudské zdravie, pretože sa hromadia v tele. Tieto chemikálie sú široko používané v priemyselnej výrobe. Severská rada ministrov odhaduje celkový počet lokalít, ktoré potenciálne emitujú PFAS, na rádovo 100 000 len v Európe.
Podľa neúplného zoznamu od obchodného združenia SEMI sa PFAS vo výrobe polovodičov používajú v infraštruktúre tovární, ako sú chladivá a konštrukčné materiály a zariadenia, ako sú chemické nádoby, rúrky a mazivá.
V skutočnej výrobe sa PFAS používajú počas litografickej fázy – rezanie kremíkového základu čipu s príslušnými geometrickými tvarmi a na leptanie, operáciu, ktorá odstraňuje nepotrebné časti chemickými činidlami.
Na Taiwane, ktorý je popredným svetovým výrobcom čipov, je kontaminácia riek PFAS a inými nebezpečnými chemikáliami zdokumentovaná od roku 2009. Ku kontaminácii došlo prostredníctvom odpadových vôd a týkalo sa PFOS a PFOA, dvoch najnebezpečnejších druhov „večných chemikálií“.

Situácia v Európe

Nedávna stratégia Komisie pre chemické látky pre udržateľnosť zahŕňala návrh obmedziť všetky spôsoby použitia PFAS podľa nariadenia o registrácii, hodnotení, autorizácii a obmedzovaní chemikálií (REACH), ktoré je bibliou pre riadenie chemických rizík v EÚ. Ešte predtým prijala EÚ prísny prístup k riešeniu prevencie a kontroly emisií PFAS podľa smernice o priemyselných emisiách (IED) a rámcovej smernice o vode.
Tento záväzok nezabránil škandálom súvisiacim s PFOS a PFOA v Európe, hoci priamo nesúviseli s výrobou polovodičov. Prípady zahŕňajú Chemours v Holandsku, Solvey v Taliansku a 3M v Belgicku.
V Antverpách bolo znečistenie vody také, že flámska vláda nedávno varovala pred jedením vajec a zeleniny z vlastnej produkcie v celom Flámsku.

Od PFOS po PFAS

Pred PFAS boli perfluóroktánsulfonáty (PFOS) ďalšou skupinou „večných chemikálií“ vyvinutých na priemyselné účely a široko používaných pri výrobe polovodičových zariadení.
O postupnom vyraďovaní PFOS sa diskutuje od roku 2000 a v roku 2017 ho zaviedla Svetová rada polovodičov (WSC).
Okolo roku 2010 priemysel tiež začal postupne vyraďovať PFOA. V súčasnosti je však známych viac ako 6 000 typov PFAS, z ktorých každý má podobné vlastnosti a riziká.
V roku 2020 Agentúra na ochranu životného prostredia USA zistila, že dokonca aj chemikálie PFAS považované za zastarané sa stále vo veľkej miere používajú pri výrobe polovodičov a elektronických zariadení.
„V našom procese výroby polovodičov používame malé, ale kritické množstvo materiálov PFAS s krátkym reťazcom,“ povedal pre EURACTIV hovorca Intelu a dodal, že spoločnosť dobrovoľne vylúčila PFOS a PFOA zo svojho dodávateľského reťazca a zaviazala sa už nepoužívať PFAS s dlhým reťazcom. .
„Výrobcovia tvrdia, že PFAS s krátkym reťazcom sú menej nebezpečné. Zlúčeniny s dlhým reťazcom majú skutočne vyššiu bioakumuláciu a sú vo všeobecnosti toxickejšie. Molekuly s krátkym reťazcom sa však môžu ľahšie rozptýliť v prostredí, najmä vo vode,“ povedala Tessa Pancras, špecialistka na nápravu v Arcadis a členka holandského expertného centra pre PFAS.
“V nasledujúcom desaťročí budeme mať problém so zlúčeninami s kratším reťazcom, pretože rovnako ako všetky PFAS sa tiež biologicky nerozkladajú v životnom prostredí,” zdôraznil Pancras a poznamenal, že toxicita PFAS bola v minulosti systematicky podceňovaná.

Nevypúšťajte žiadne PFAS

Minulý rok Holandsko otvorilo výzvu na predloženie dôkazov do konca roku 2021, ktorá bola pripojená k súhrnnej správe na získanie spätnej väzby od zainteresovaných strán.
Dokument odhaduje, že 1 485 ton PFAS sa každoročne spotrebuje na výrobu polovodičov v Európskom hospodárskom priestore – EÚ plus Island, Lichtenštajnsko a Nórsko. Okrem toho poukázal na to, že „rast emisií PFAS závisí od rastu v elektronickom priemysle (vrátane polovodičov).
Správa odhaduje, že do roku 2030 sa emisie PFAS v Európe budú pohybovať medzi 2 000 až 10 000 tonami ročne.
„Jediný spôsob, ako v súčasnosti zaručiť bezpečné používanie PFAS, je mať úplne uzavretý systém a nikdy nevypúšťať žiadny z týchto materiálov do životného prostredia,“ povedal Peter Simpson, vedúci vedecký pracovník Európskej chemickej agentúry (ECHA).
To by si však vyžadovalo, aby v konečnom produkte nezostali žiadne stopy PFAS.
„PFAS používané v procese fotolitografie sa už zvyčajne nenachádzajú v konečnom produkte. Existujú však aplikácie, kde sú PFAS prítomné v konečnom polovodičovom zariadení,“ uviedlo vo vyhlásení priemyselné združenie SEMI.

Problém s odpadom

Jediný spôsob, ako zlikvidovať PFAS, je spáliť ich pri veľmi vysokých teplotách. Martijn Beekman, projektový manažér obmedzení PFAS za konzultáciou pre holandskú vládu, však varoval, že infraštruktúra na likvidáciu odpadu je často nedostatočná.
„Veľa odpadu v Európe stále putuje na skládky. Nie vo všetkých spaľovniach by boli teploty dostatočne vysoké. Je pre nás veľmi ťažké nájsť presné údaje o tom, koľko PFAS v skutočnosti skončí v životnom prostredí,“ povedal Beekman. “Keďže PFAS sa nerozpadajú, ich zásoby môžu len rásť.”
Navyše, zatiaľ čo výrobcovia PFAS a polovodičov vedia o nebezpečných chemikáliách, nemusí to nevyhnutne platiť pre tých, ktorí považujú čipy len za súčasť širšieho strojového zariadenia, alebo pre spotrebiteľov likvidujúcich elektronický výrobok.
“Je to dlhý dodávateľský reťazec, veľa informácií sa stratí,” dodal Beekman a zdôraznil, že spoločnosť by mala byť zodpovedná za takéto nebezpečné produkty počas celého ich životného cyklu.

Čo zákon o čipoch nehovorí: Environmentálna výzva výroby polovodičov

Strašidelné environmentálne náklady na výrobu polovodičov, ktoré sú s každou novou generáciou mikročipov čoraz problematickejšie, boli v rámci balíka polovodičov Európskej komisie do značnej miery prehliadané.
Zákon o čipoch, predstavený začiatkom tohto mesiaca, je súčasťou celkového úsilia o digitálnu suverenitu, keďže Komisia sa snaží urobiť z Európy nezávislú technologickú veľmoc. Návrh sa však nezaoberal tým, ako sa táto iniciatíva zosúladí s ďalšou najvyššou prioritou EÚ, zelenou transformáciou.
„Digitálne technológie, keď sa vyrábajú aj používajú, majú svoju vlastnú environmentálnu stopu, vrátane uvoľňovania fluórovaných skleníkových plynov počas výroby až po ich značnú spotrebu energie na ich výrobu a počas ich používania,“ uvádza sa v zákone o čipoch.
Legislatívny návrh však zohľadňuje iba vplyv na životné prostredie na základe výkonu konečného produktu, inými slovami, ako nové generácie čipov zvyčajne umožňujú energeticky efektívnejšie pripojené zariadenia, výkonovú elektroniku a infraštruktúru IKT.
Naproti tomu výskum z Harvardu o celkovom sektore výpočtovej techniky naznačuje, že zatiaľ čo prevádzková spotreba energie počítačových zariadení neustále klesá, pokiaľ ide o uhlíkové emisie, uhlíková stopa počítačových systémov sa naďalej zvyšuje v dôsledku výroby hardvéru a infraštruktúry.
„Polovodičový priemysel je jedným z najnáročnejších na zdroje na svete. Je zarážajúce, že v prípade zákona o čipoch sa o ňom Európska komisia vôbec nezmieňuje,“ povedala Pauline Weil, výskumná asistentka v think-tanku Bruegel.
Zástupca Komisie pre EURACTIV zdôraznil, že na výrobu polovodičov sa vzťahujú klimatické ciele a právne predpisy EÚ, ako je systém obchodovania s emisiami EÚ a certifikácia systému ekologického manažmentu a auditu.
Asociácia výrobcov elektronických súčiastok medzitým odhadla, že európsky polovodičový priemysel medzi rokmi 2010 a 2020 znížil emisie plynov na výstup o 42 % vďaka novým technológiám znižovania emisií, optimalizácii procesu výroby plynu a menej znečisťujúcim perfluórovaným chemikáliám.
Cieľom iniciatívy Komisie je však posunúť výrobu čipov v EÚ na inú úroveň, a to z hľadiska kvantity aj kvality.
Výskum Harvardu ukázal, že leví podiel na ekologickej stope počítačového sektora je produkovaný výrobou polovodičov. Navyše, čím je čip sofistikovanejší, tým vyšší je environmentálny dopad na energetickú náročnosť, spotrebu vody a produkciu odpadu.

Medziuniverzitné centrum mikroelektroniky (IMEC) poznamenalo, že výskum celkového vplyvu čipov na životné prostredie stále chýba, čiastočne z dôvodu neustále sa meniacej a rastúcej zložitosti výrobného procesu, ale všeobecný trend sa zdá byť jasný.
Výroba pokročilých 2nm mikročipov vyžaduje viac ako dvakrát toľko vody a trikrát toľko elektriny ako 28nm. Emisie uhlíka sa tiež viac ako zdvojnásobili.


V záujme globálnej konkurencie chce Komisia prilákať najlepších medzinárodných hráčov, aby stabilizovali výrobné zariadenia v Európe, a to poskytnutím verejného financovania, ktoré pokrýva až 100 % investícií.
Pri porovnaní zverejnených informácií spoločností však agentúra Bloomberg zistila, že hlavní výrobcovia čipov predbehli tradične znečisťujúce odvetvia, ako je automobilový priemysel, pokiaľ ide o uhlíkovú stopu a nebezpečný odpad.
V roku 2020 organizácia Greenpeace odhadla, že popredný výrobca polovodičov Taiwan Semiconductor Manufacturing Company (TSMC) predstavuje takmer 5 % celkovej spotreby energie na Taiwane, čo je percento, pri ktorom mimovládna organizácia očakáva ďalší rast vďaka mikročipom novej generácie.
TSCM vyprodukoval v roku 2020 15 miliónov ton CO2, čím sa takmer zdvojnásobili emisie v porovnaní s predchádzajúcim rokom. Druhý svetový výrobca, Samsung, vypustil v tom istom roku takmer 13 miliónov ton skleníkových plynov.
Naproti tomu tretí výrobca čipov Intel znížil svoju uhlíkovú stopu od roku 2000 o 18 % a v roku 2020 recykloval 90 % pri spotrebe vody napriek rastúcej produkcii. Aj keď je výroba stále viac založená na obnoviteľných zdrojoch, zostáva energeticky náročná.
Spoločnosť Intel má otvoriť novú továreň v Európe, pre ktorú sa zaväzuje k 100% obnoviteľnej energii, čistej pozitívnej spotrebe vody a nulovému odpadu na skládkach.
Ambícia Komisie vybudovať v Európe najmodernejšie výrobné závody je však už teraz veľmi nákladným úsilím v hodnote desiatok miliárd eur. Vysoké environmentálne normy EÚ tieto náklady pravdepodobne zvýšia.
„Okrem opatrnosti v súvislosti s efektívnosťou verejných výdavkov sa zámer mať výrobné kapacity v EÚ zameriava na bezpečnosť dodávok s potenciálnymi kompromismi za efektívnosť verejných výdavkov a udržateľnosť životného prostredia,“ dodal Weil von Bruegela.
Pokiaľ ide o výrobu čipov, pojem digitálnej suverenity nemusí byť okamžite zlučiteľný s európskou zelenou agendou. Výkonná moc EÚ preto možno bude musieť uprednostniť medzi týmito dvoma.
„Zriadenie priemyselných zariadení môže mať negatívny vplyv na životné prostredie, ale môže to byť kompenzované ich prínosom k prechodu na trvalú udržateľnosť z dlhodobého hľadiska,“ uviedol hovorca Komisie.

Zdroj : EURACTIV

Marian JAKUBIS , M.Eng.
managing director— N-Partner Groupinvestment&consulting
Laurinska 2; Bratislava;811 01; Slovakia
Tel.EU: + 421911627422;


Warning: Parameter 2 to qtranxf_excludeUntranslatedPostComments() expected to be a reference, value given in /data/5/b/5b642047-4373-411f-b5bf-d4d30c68df93/mineralogickaspolocnost.com/web/wp-includes/class-wp-hook.php on line 287

Leave a Reply

%d bloggers like this: