Schneider Electric | Wyzwanie stojące przed branżą półprzewodników polegające na dekarbonizacji i zaspokojeniu popytu na chipy

Przemysł półprzewodników jest ważną częścią naszego coraz bardziej cyfrowego środowiska. Jej technologie obejmują telefony i komputery, których używamy do komunikacji, pojazdy i samoloty umożliwiające nam transport, urządzenia medyczne pomagające diagnozować i leczyć choroby oraz systemy sieci elektrycznej zasilające nasze miasta – a wszystko to jest niezbędne w naszym codziennym życiu. Nie ma przyszłości bez półprzewodników, ale powszechne stosowanie półprzewodników niesie ze sobą także rosnące wyzwania środowiskowe.

1, Koszt środowiskowy półprzewodników

Aby zaspokoić popyt, firmy produkujące półprzewodniki budują nowe zakłady produkcyjne (FABS), które mogą zużywać do 100 megawatogodzin energii elektrycznej na godzinę, czyli więcej niż wiele fabryk samochodów czy rafinerii ropy naftowej. Tak duże zużycie energii elektrycznej będzie generować wiele odpadów, emisję gazów cieplarnianych i duży ślad węglowy.

W 2020 r. emisja CO2 z przemysłu półprzewodników osiągnęła oszałamiającą kwotę 41 milionów ton, co odpowiada rocznej emisji 5 milionów domów. Oczekuje się, że do 2030 r. światowa produkcja półprzewodników zużyje 237 terawatogodzin (TWh) energii elektrycznej, co w przybliżeniu równa się całkowitemu zużyciu energii elektrycznej w Australii w 2021 r.

Wraz ze wzrostem znaczenia elektroniki producenci muszą zająć się kwestiami dotyczącymi zużycia energii i zrównoważonego rozwoju. Niedawne badanie przeprowadzone przez firmę McKinsey wykazało, że najnowsze zobowiązania głównych producentów półprzewodników w dalszym ciągu nie spełniają wymogów Porozumienia paryskiego z 2016 r.

Dlatego firmy, które nie będą działać bardziej ekologicznie, mogą w przyszłości spotkać się z surowszymi ograniczeniami i sankcjami ze strony rządu, a także z mniejszą liczbą zamówień od klientów, gdy staną się bardziej świadome ekologicznie. Natomiast te firmy, które wcześnie optymalizują efektywność energetyczną, zaoszczędzą znaczne zasoby i otworzą się na ogromne możliwości wzrostu. Aby chronić przyszłość biznesu, producenci muszą już teraz opracować strategię zrównoważonego rozwoju.

2, Aby utrzymać zrównoważony rozwój z odpornością na wstrząsy

Oprócz problemów środowiskowych wielu producentów nadal boryka się z szokiem i skutkami światowego kryzysu półprzewodników. Przez całą pandemię „idealna burza” światowych wydarzeń prawie zatrzymała produkcję: blokada związana z pandemią Covid-19 zarówno zwiększyła popyt na elektronikę użytkową, jak i zamknęła fabryki produkujące potrzebne komponenty.

Jednocześnie wojna handlowa między USA a Chinami, wojna rosyjsko-ukraińska, trudne zjawiska pogodowe, pożary w zakładach produkcyjnych i ogólne poleganie na imporcie półprzewodników, a nie na krajowej produkcji, również przyczyniły się do ciągłego braku dostaw półprzewodników.

Badania pokazują, że w szczytowym momencie niedoborów chipów dotknęło to aż 169 firm na całym świecie. Największy ciężar odczuwają branże elektroniki użytkowej i motoryzacji. PlayStation 5 jest trudne do zdobycia, Apple obniżył cele produkcyjne dla iPhone'ów, Toyota ograniczyła produkcję pojazdów o 40%, a General Motors zawiesił produkcję pojazdów w swoich fabrykach w Ameryce Północnej.

Ogólnie rzecz biorąc, niedobory półprzewodników będą kosztować przemysł motoryzacyjny aż do 210 miliardów dolarów utraconych przychodów w 2021 r. Chociaż producenci dostosowali się już do ograniczonej podaży półprzewodników, coraz bardziej złożone produkty, takie jak pojazdy elektryczne z zaawansowanymi systemami bezpieczeństwa i autonomicznymi systemami jazdy, będą nadal przyspieszać. popyt na półprzewodniki i wywołać poważne zmiany w krajobrazie produkcyjnym. Produkcja półprzewodników przez ostatnią dekadę koncentrowała się w Azji, dlatego firmy i kraje starają się obecnie budować bardziej zróżnicowane i odporne na uderzenia łańcuchy dostaw.

W październiku 2022 r. rząd USA nałożył zasady kontroli eksportu, aby ograniczyć chińską produkcję najbardziej zaawansowanych chipów na świecie. Jednocześnie UE zamierza stać się ważnym graczem poprzez europejską ustawę o żetonach. W miarę przenoszenia inwestycji z regionu Azji i Pacyfiku do Ameryki Północnej i Europy producenci muszą być przygotowani do oferowania usług niskoemisyjnych, aby wyróżnić się na tle konkurencji.

3, Trzyetapowy plan osiągnięcia odporności i zrównoważonego rozwoju

Określenie podstawowego poziomu ochrony środowiska jest „obowiązkowym kursem” dla branży chipów, aby osiągnąć dekarbonizację.

W Schneider Electric zidentyfikowaliśmy trzy kluczowe kroki, które mają pomóc firmom produkującym półprzewodniki wszelkiego typu i wielkości w przełożeniu celów zrównoważonych i zerowych emisji netto na działania.

Pierwszy krok, zwany „strategią”, polega na zmierzeniu aktualnej wydajności energetycznej producenta i śladu węglowego, a następnie opracowaniu planu zerowej emisji netto, który przyniesie wymierne rezultaty. W rzeczywistości obejmuje to ustalenie poziomu odniesienia dla emisji dwutlenku węgla, zbadanie technologii cyfrowych w celu zidentyfikowania luk i opracowania przyszłych planów działania, ocenę technicznej i ekonomicznej wykonalności w celu ustalenia priorytetów działań oraz symulację scenariuszy renowacji budynków w celu opracowania planów działania i harmonogramów. W szczególności zastosowanie technologii cyfrowego bliźniaka elektrycznego w projektowaniu i symulacji nowego systemu elektroenergetycznego FABS usprawni jego konstrukcję i zoptymalizuje sieć w celu spełnienia lokalnych wymagań i standardów.

Drugi krok to przejście na technologię cyfrową. Oznacza to utworzenie cyfrowego centrum monitorującego i wizualizującego zużycie energii i zasobów przez firmy produkujące półprzewodniki, umożliwiającego liderom podejmowanie decyzji dotyczących zrównoważonego rozwoju w oparciu o dane i raportowanie postępów w realizacji ustalonych celów. To pojedyncze źródło prawdy pomaga śledzić implantację dwutlenku węgla (w tym modelowanie informacji o budynku), a także pomiary energii i emisji dwutlenku węgla (w tym dane dotyczące scentralizowanych dostaw energii i mediów) oraz wdrażać analitykę AI opartą na chmurze.

Trzecim krokiem jest „dekarbonizacja”. Na tym etapie zostaną podjęte rzeczywiste działania, a producenci półprzewodników muszą wykorzystać wiedzę zdobytą na etapach „strategii” i „dekarbonizacji”, aby osiągnąć rzeczywistą poprawę zrównoważonego rozwoju.

Konkretne ulepszenia będą zależeć od ich ustaleń, ale przykłady obejmują elektryzację pojazdów flotowych, instalowanie generatorów energii odnawialnej, zakup produktów o niskiej lub zerowej emisji dwutlenku węgla oraz wykorzystanie sztucznej inteligencji do optymalizacji zużycia energii na miejscu w czasie rzeczywistym.

4. Współpracuj ze sprawdzonymi konsultantami i profesjonalnymi partnerami

Oprócz trzyetapowego procesu „strategizowania”, „cyfryzacji” i „dekarbonizacji” kluczem do sukcesu branży półprzewodników w zakresie zrównoważonego rozwoju jest również współpraca i partnerstwo. Długoterminowy zrównoważony rozwój wymaga różnych obszarów wiedzy specjalistycznej i wsparcia, dlatego producenci muszą zdać sobie sprawę, że żadna firma nie jest w stanie osiągnąć tego samodzielnie. Zamiast tego producenci i dostawcy półprzewodników muszą współpracować, aby skorzystać z zewnętrznej wiedzy specjalistycznej i technologii.

Schneider Electric od dawna odgrywa ważną rolę, pomagając firmom produkującym półprzewodniki sprostać wyzwaniom związanym ze zrównoważonym rozwojem i dekarbonizacją. Na przykład firma niedawno nawiązała współpracę z firmą Intel, jedną z wiodących na świecie firm zajmujących się projektowaniem i produkcją półprzewodników, oraz Applied Materials, największym na świecie producentem półprzewodników i sprzętu wyświetlającego, w celu uruchomienia inicjatywy „Catalyze”: nowej wspólnej inicjatywy mającej na celu przyspieszenie wykorzystania energii odnawialnej w globalnym łańcuchu wartości półprzewodników. Dzięki programowi Catalyze liderzy branży półprzewodników będą mogli osiągnąć szereg celów w zakresie zrównoważonego rozwoju i odporności na uderzenia, w tym:

◎ Zintegruj siłę nabywczą energii w całym łańcuchu wartości półprzewodników, aby przyspieszyć wdrażanie projektów dotyczących energii odnawialnej

◎ Weź udział w rynku umów zakupu energii elektrycznej na skalę przemysłową

◎ Opracuj modele operacyjne planowania łańcucha dostaw, aby zamknąć lukę w docelowym poziomie zerowej energii netto

◎ w określonych regionach świata, w których funkcjonuje łańcuch wartości półprzewodników, Podnoszenie świadomości w zakresie dostępności energii odnawialnej

◎ Kierowanie branżą półprzewodników w celu wyznaczania kolejnych kroków

5, Zrównoważona energia w produkcji półprzewodników

Ostatecznie proaktywne środki w zakresie zrównoważonego rozwoju są nie tylko spójne z globalnymi celami środowiskowymi, ale także mają sens z punktu widzenia wyników finansowych zakładów produkujących półprzewodniki.

Badania wykazały, że wdrożenie strategii zrównoważonego rozwoju może obniżyć koszty i mieć pozytywny wpływ na zyski operacyjne nawet o 60%. Ponadto przyjęcie zrównoważonych praktyk zmniejsza długoterminowe ryzyko i otwiera możliwości na nowych rynkach.

Teraz, gdy wydaje się, że wyszliśmy z kryzysu w zakresie półprzewodników, producenci mają potencjał osiągnięcia ogromnego wzrostu dzięki długoterminowym ulepszeniom. Nie tylko pozwalają zaoszczędzić dużo pieniędzy, ale także otwierają ogromne możliwości w zakresie efektywności energetycznej. A najlepsza część? Narzędzia do tego są tuż przed nami. Z pomocą sieci doświadczonych partnerów firmy produkujące półprzewodniki muszą teraz nauczyć się dekarbonizacji, cyfryzacji i tworzenia strategii.

TECHNOLOGIE FOUNTYL PTE. SP. Z O.O. z siedzibą w Singapurze, od ponad 10 lat koncentrujemy się na badaniach i rozwoju, produkcji i usługach technicznych precyzyjnych części ceramicznych w dziedzinie półprzewodników. naszym głównym produktem są ceramiczny uchwyt próżniowy (uchwyt kołkowy, uchwyt rowkowy, uchwyt porowaty i uchwyt elektrostatyczny), ceramiczny efektor końcowy, ceramiczny tłok oraz ceramiczna belka i prowadnica i produkuje różne materiały ceramiczne (porowata ceramika, tlenek glinu, tlenek cyrkonu, azotek krzemu, węglik krzemu , azotek glinu i ceramika dielektryczna mikrofalowa oraz inne zaawansowane części ceramiczne).