芯片是人類工業(yè)皇冠上的明珠。

或者說，是除中國以外，人類工業(yè)皇冠上的明珠。至少到今天為止，中國人還沒擁有——更準(zhǔn)確地說，還沒觸碰過這顆明珠。

其實(shí)，機(jī)會本來已經(jīng)有了。

2006年，《國家中長期科學(xué)和技術(shù)發(fā)展規(guī)劃綱要(2006--2020年)》發(fā)布。行業(yè)有識之士以超卓的眼光和魄力，制定了跨越1個年代的發(fā)展規(guī)劃。其中的“02專項(xiàng)”便是專門針對半導(dǎo)體制定，目標(biāo)是在2020年左右，趕上全球第一梯隊的尾巴。

這份規(guī)劃綱要的大致內(nèi)容，可以搜索前瞻網(wǎng)《一文詳解中國半導(dǎo)體行業(yè)磨劍14載的“02專項(xiàng)”》查看。

從結(jié)局來看，規(guī)劃內(nèi)容恰當(dāng)，執(zhí)行得力，成果也很不錯。

在期限到來之前，除了極個別項(xiàng)目外，絕大多數(shù)承擔(dān)項(xiàng)目的公司都已經(jīng)對外公布了喜報。

只用14年，中國半導(dǎo)體幾乎已經(jīng)扭轉(zhuǎn)了過去數(shù)個世紀(jì)一步落后、步步落后的頹勢，摸到了西方國家的腳后跟。只要保持這種勢頭，穩(wěn)扎穩(wěn)打，步步為營，趕上只是時間問題。

然而這時候，一座大山突然橫在了身前。這座大山，就是“2030年前實(shí)現(xiàn)碳達(dá)峰，2060年前實(shí)現(xiàn)碳中和”，簡稱“雙碳”。

半導(dǎo)體是超級排放大戶。

根據(jù)哈佛大學(xué)調(diào)查，一臺Macbook Air，制造環(huán)節(jié)碳排放占了全環(huán)節(jié)的74%，其中又有一半，集中在了最中心那塊小小的芯片上。

這里已經(jīng)算上了運(yùn)輸環(huán)節(jié)汽車尾氣、你每天使用消耗電力之類雜七雜八的環(huán)節(jié)，也就是整個生命周期。

這些排放，主要來源于制造芯片過程中消耗的能源，相關(guān)數(shù)字，可能超過很多人的想象。

芯片制造環(huán)節(jié)，從晶圓的清潔開始，到旋涂光刻膠，到對準(zhǔn)，再到曝光、后烘、顯影、硬烘、蝕刻，到最后去除光刻膠，大大小小有10余個步驟。

而實(shí)際操作中，這10余個步驟，實(shí)際上會細(xì)分出數(shù)千道工序。

芯片制造是一個極為精細(xì)的過程，精細(xì)到日常談?wù)摃r，用到的單位詞匯都是——納米。

為了保證設(shè)備能實(shí)現(xiàn)如此精細(xì)的操作，這數(shù)千步工序，都要耗費(fèi)巨大的能源，來維持超凈、恒溫、高溫高壓、真空、強(qiáng)電磁場等條件。

據(jù)報道，臺積電的工廠要維持一種極端苛刻的無塵環(huán)境，空氣經(jīng)過多級過濾后，“幾十個足球場那么大的工廠，比醫(yī)院的手術(shù)臺還要干凈10萬倍”。

同時，加工1塊12寸晶圓，還需要消耗2200加侖(約8327升)的水，其中1500加侖(5678升)為干凈程度為自來水1000倍的超純水。

而在最核心的光刻環(huán)節(jié)中，以目前最先進(jìn)的EUV光刻機(jī)為例，它使用的EUV光源波長極短，波長越短，越容易損耗。

因而，光刻機(jī)內(nèi)部需要嚴(yán)格保持真空，哪怕是一點(diǎn)點(diǎn)空氣都會吸收掉脆弱的光線;另外還要維持22℃的恒溫，否則但凡出現(xiàn)絲毫熱脹冷縮，都會導(dǎo)致芯片上出現(xiàn)巨大的誤差。

即便如此，韓國SK海力士曾經(jīng)透露，一道EUV光源打進(jìn)去，最終只有0.02%的能量能作用在晶圓上。

在7nm制程階段，ASML的EUV光刻機(jī)輸出功率為250瓦，那么反過來推算，它的輸入功率最低為1250000瓦。

根據(jù)臺積電發(fā)布的企業(yè)社會責(zé)任報告書，2020年，包括臺灣廠區(qū)、WaferTech、臺積電(中國)、臺積電(南京)、采鈺公司，臺積電全球能源消耗量為169.2億度。

對這個數(shù)字，可能很多人不能直觀理解。這么說吧，2020年，深圳全市的居民用電量才154.5億度。

一家企業(yè)的用電量，已經(jīng)超過了一座1756萬人口超級城市的日常用電。

但在另一邊，11月1日，聯(lián)合國舉辦了第26屆《聯(lián)合國氣候變化框架公約》會議，我國對此極端重視。

參會之前，官方接連發(fā)布了《中共中央 國務(wù)院關(guān)于完整準(zhǔn)確全面貫徹新發(fā)展理念做好碳達(dá)峰碳中和工作的意見》《2030年前碳達(dá)峰行動方案》，也就是所謂的“1+N”。

會中，近年極為少見地，中美宣布聯(lián)手，共同發(fā)布了《中美關(guān)于在21世紀(jì)20年代強(qiáng)化氣候行動的格拉斯哥聯(lián)合宣言》，明確提出“要采取積極行動加速減排”，還要建立聯(lián)合行動工作組。

據(jù)媒體統(tǒng)計，在過去1年多時間，國家最高領(lǐng)導(dǎo)人至少20多次在重要會議上公開明確強(qiáng)調(diào)碳達(dá)峰、碳中和。

種種跡象表明，中國政府已經(jīng)將“雙碳”設(shè)置為優(yōu)先級最高的議題，不容阻擋，尤其是在發(fā)達(dá)國家大多已經(jīng)實(shí)現(xiàn)碳達(dá)峰，并以此作為政治武器，向中國施壓的當(dāng)下。

據(jù)前瞻整理統(tǒng)計，目前全球約73%的碳排放來源于能源領(lǐng)域，“雙碳”之下，能源領(lǐng)域自然首當(dāng)其沖。今年7月16日，全國碳排放權(quán)交易市場開市，發(fā)電行業(yè)被安排第一批試水。

這使得中國半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)陷入了一個尷尬的境地。

進(jìn)，芯片產(chǎn)業(yè)的擴(kuò)張勢必要大口吞噬更多電力，而且作為后來者要實(shí)現(xiàn)追趕，代價往往比正常情況下更大，對于“雙碳”這一面向未來，從最基礎(chǔ)領(lǐng)域爭奪規(guī)則制定權(quán)的長遠(yuǎn)布局，顯然有不利影響。

退，難道扭轉(zhuǎn)中國數(shù)百年產(chǎn)業(yè)落后頹勢，一舉搶占全球制高點(diǎn)的難得機(jī)會，說放棄就放棄了?

放心，國家是不會允許這種事情發(fā)生的。

芯片和“雙碳”并非一場零和博弈。要實(shí)現(xiàn)減排，不一定要靠減少能源供應(yīng)，不一定非要犧牲另一個事關(guān)國運(yùn)的產(chǎn)業(yè)發(fā)展。

事實(shí)上，技術(shù)創(chuàng)新才是碳達(dá)峰、碳中和的核心驅(qū)動力。

首先，隨著科技進(jìn)步，發(fā)電不再是“排放”的同義詞。將化石能源為主的供給結(jié)構(gòu)調(diào)整為水、風(fēng)、光等可再生能源發(fā)電，可以有效降低發(fā)電領(lǐng)域的碳排放。

在這一點(diǎn)上，中國已經(jīng)盡占先機(jī)。目前中國光伏發(fā)展獨(dú)步全球，截止2020年底累計裝機(jī)量253833.80MW，位居全球第1，占比達(dá)全球35.88%，排名第2的美國累計裝機(jī)量為73813.70MW，僅為中國的三分之一不到。

其次，在未來，電能也不再是唯一的供能方式。加快推進(jìn)“藍(lán)氫”、“綠氫”等低碳制氫技術(shù)研發(fā)，超前部署前沿制氫技術(shù)，推動生物質(zhì)能、氨能等其他零碳非電能技術(shù)發(fā)展，都能有效降低發(fā)電領(lǐng)域的排放壓力。

第三，在傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)中，節(jié)能技術(shù)也在持續(xù)得到發(fā)展和應(yīng)用。根據(jù)臺積電的社會責(zé)任報告書，通過節(jié)能技術(shù)，他們從2016年到2030年的累計節(jié)電總量將達(dá)到50億度。

當(dāng)然不能忘了，除了控制二氧化碳的增加以外，直接“消滅”生物圈中的二氧化碳也是解體思路。發(fā)展CCUS(碳捕獲、利用與封存)技術(shù)，增加對排放出的二氧化碳的利用，是實(shí)現(xiàn)“雙碳”的關(guān)鍵，其中，又屬BECCS(生物能源與碳捕獲和儲存)和DAC(直接空氣捕集)技術(shù)的未來最為可期。

以上種種技術(shù)問題，以及芯片和“雙碳”領(lǐng)域的其他問題，都將在12月18日的2021前瞻碳中和低碳科技產(chǎn)業(yè)發(fā)展峰會上得到討論。屆時，“雙碳”領(lǐng)域多位國際院士專家將薈聚一堂，共商這場全球產(chǎn)業(yè)百年未有之大變局。

這是為前瞻者們搭建一個思辨與探討的線下平臺，每期聚焦碳中和大議題下的一個相關(guān)產(chǎn)業(yè)。邀請政府領(lǐng)導(dǎo)、行業(yè)專家、龍頭企業(yè)等行業(yè)翹楚出席，站在不同視角，探討雙碳背景下技術(shù)創(chuàng)新、業(yè)態(tài)創(chuàng)新和產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新的新發(fā)展機(jī)會，積極探索碳達(dá)峰、碳中和的實(shí)現(xiàn)路徑以及由此帶來的能源轉(zhuǎn)型、技術(shù)進(jìn)步、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整和國際合作巨大歷史機(jī)遇，展開高質(zhì)量思維賦能。

為更好地推動低碳技術(shù)進(jìn)步、更好地促進(jìn)中國綠色轉(zhuǎn)型，前瞻產(chǎn)業(yè)研究院作為科技創(chuàng)新型智庫，專項(xiàng)成立了「前瞻碳中和戰(zhàn)略研究院」。

「前瞻碳中和戰(zhàn)略研究院」將聚焦碳中和領(lǐng)域的政策、技術(shù)、產(chǎn)品等開展研究，瞄準(zhǔn)國際科技前沿，服務(wù)國家重大戰(zhàn)略需求，圍繞“碳中和”開展有組織、有規(guī)劃科研攻關(guān)，促進(jìn)碳中和技術(shù)成果轉(zhuǎn)化和推廣應(yīng)用，為企業(yè)創(chuàng)新找到技術(shù)突破口，為各級政府提供碳達(dá)峰、碳中和的戰(zhàn)略路徑管理咨詢，幫助各大單位節(jié)能減排低碳轉(zhuǎn)型提供解決方案,促進(jìn)綠色低碳和高質(zhì)量發(fā)展。

標(biāo)簽： 碳中和 半導(dǎo)體