中國重注碳中和，必須犧牲半導體嗎？

芯片是人類工業皇冠上的明珠。

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

其實，機會本來已經有了。

2006年，《國家中長期科學和技術發展規劃綱要(2006--2020年)》發布。行業有識之士以超卓的眼光和魄力，制定了跨越1個年代的發展規劃。其中的“02專項”便是專門針對半導體制定，目標是在2020年左右，趕上全球第一梯隊的尾巴。

這份規劃綱要的大致內容，可以搜索前瞻網《一文詳解中國半導體行業磨劍14載的“02專項”》查看。

從結局來看，規劃內容恰當，執行得力，成果也很不錯。

在期限到來之前，除了極個別項目外，絕大多數承擔項目的公司都已經對外公布了喜報。

只用14年，中國半導體幾乎已經扭轉了過去數個世紀一步落后、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，穩扎穩打，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年前實現碳達峰，2060年前實現碳中和”，簡稱“雙碳”。

半導體是超級排放大戶。

根據哈佛大學調查，一臺Macbook Air，制造環節碳排放占了全環節的74%，其中又有一半，集中在了最中心那塊小小的芯片上。

這里已經算上了運輸環節汽車尾氣、你每天使用消耗電力之類雜七雜八的環節，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，相關數字，可能超過很多人的想象。

芯片制造環節，從晶圓的清潔開始，到旋涂光刻膠，到對準，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。

而實際操作中，這10余個步驟，實際上會細分出數千道工序。

芯片制造是一個極為精細的過程，精細到日常談論時，用到的單位詞匯都是——納米。

為了保證設備能實現如此精細的操作，這數千步工序，都要耗費巨大的能源，來維持超凈、恒溫、高溫高壓、真空、強電磁場等條件。

據報道，臺積電的工廠要維持一種極端苛刻的無塵環境，空氣經過多級過濾后，“幾十個足球場那么大的工廠，比醫院的手術臺還要干凈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節中，以目前最先進的EUV光刻機為例，它使用的EUV光源波長極短，波長越短，越容易損耗。

因而，光刻機內部需要嚴格保持真空，哪怕是一點點空氣都會吸收掉脆弱的光線;另外還要維持22℃的恒溫，否則但凡出現絲毫熱脹冷縮，都會導致芯片上出現巨大的誤差。

即便如此，韓國SK海力士曾經透露，一道EUV光源打進去，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。

根據臺積電發布的企業社會責任報告書，2020年，包括臺灣廠區、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。

一家企業的用電量，已經超過了一座1756萬人口超級城市的日常用電。

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

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

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

據媒體統計，在過去1年多時間，國家最高領導人至少20多次在重要會議上公開明確強調碳達峰、碳中和。

種種跡象表明，中國政府已經將“雙碳”設置為優先級最高的議題，不容阻擋，尤其是在發達國家大多已經實現碳達峰，并以此作為政治武器，向中國施壓的當下。

據前瞻整理統計，目前全球約73%的碳排放來源于能源領域，“雙碳”之下，能源領域自然首當其沖。今年7月16日，全國碳排放權交易市場開市，發電行業被安排第一批試水。

這使得中國半導體產業陷入了一個尷尬的境地。

進，芯片產業的擴張勢必要大口吞噬更多電力，而且作為后來者要實現追趕，代價往往比正常情況下更大，對于“雙碳”這一面向未來，從最基礎領域爭奪規則制定權的長遠布局，顯然有不利影響。

退，難道扭轉中國數百年產業落后頹勢，一舉搶占全球制高點的難得機會，說放棄就放棄了?

放心，國家是不會允許這種事情發生的。

芯片和“雙碳”并非一場零和博弈。要實現減排，不一定要靠減少能源供應，不一定非要犧牲另一個事關國運的產業發展。

事實上，技術創新才是碳達峰、碳中和的核心驅動力。

首先，隨著科技進步，發電不再是“排放”的同義詞。將化石能源為主的供給結構調整為水、風、光等可再生能源發電，可以有效降低發電領域的碳排放。

在這一點上，中國已經盡占先機。目前中國光伏發展獨步全球，截止2020年底累計裝機量253833.80MW，位居全球第1，占比達全球35.88%，排名第2的美國累計裝機量為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“藍氫”、“綠氫”等低碳制氫技術研發，超前部署前沿制氫技術，推動生物質能、氨能等其他零碳非電能技術發展，都能有效降低發電領域的排放壓力。

第三，在傳統產業中，節能技術也在持續得到發展和應用。根據臺積電的社會責任報告書，通過節能技術，他們從2016年到2030年的累計節電總量將達到50億度。

當然不能忘了，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。發展CCUS(碳捕獲、利用與封存)技術，增加對排放出的二氧化碳的利用，是實現“雙碳”的關鍵，其中，又屬BECCS(生物能源與碳捕獲和儲存)和DAC(直接空氣捕集)技術的未來最為可期。

以上種種技術問題，以及芯片和“雙碳”領域的其他問題，都將在12月18日的2021前瞻碳中和低碳科技產業發展峰會上得到討論。屆時，“雙碳”領域多位國際院士專家將薈聚一堂，共商這場全球產業百年未有之大變局。

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產業。邀請政府領導、行業專家、龍頭企業等行業翹楚出席，站在不同視角，探討雙碳背景下技術創新、業態創新和產業創新的新發展機會，積極探索碳達峰、碳中和的實現路徑以及由此帶來的能源轉型、技術進步、產業結構調整和國際合作巨大歷史機遇，展開高質量思維賦能。

為更好地推動低碳技術進步、更好地促進中國綠色轉型，前瞻產業研究院作為科技創新型智庫，專項成立了「前瞻碳中和戰略研究院」。

「前瞻碳中和戰略研究院」將聚焦碳中和領域的政策、技術、產品等開展研究，瞄準國際科技前沿，服務國家重大戰略需求，圍繞“碳中和”開展有組織、有規劃科研攻關，促進碳中和技術成果轉化和推廣應用，為企業創新找到技術突破口，為各級政府提供碳達峰、碳中和的戰略路徑管理咨詢，幫助各大單位節能減排低碳轉型提供解決方案,促進綠色低碳和高質量發展。

標簽： 碳中和 半導體