Schneider Electric | La sfida dell'industria dei semiconduttori di decarbonizzare e soddisfare la domanda di chip

L’industria dei semiconduttori è una parte importante del nostro ambiente sempre più digitale. Le sue tecnologie includono i telefoni e i computer che utilizziamo per comunicare, i veicoli e gli aerei che ci consentono di trasportare, i dispositivi medici che aiutano a diagnosticare e curare le malattie e i sistemi di rete elettrica che alimentano le nostre città, tutti elementi essenziali per la nostra vita quotidiana. Non c’è futuro senza semiconduttori, ma l’uso diffuso dei semiconduttori comporta anche crescenti sfide ambientali.

1, Il costo ambientale dei semiconduttori

Per soddisfare la domanda, le aziende di semiconduttori stanno costruendo nuovi impianti di produzione (FABS) che possono consumare fino a 100 megawattora di elettricità all’ora, più di molti stabilimenti automobilistici o raffinerie di petrolio. Un consumo così elevato di elettricità produrrà molti rifiuti, emissioni di gas serra e una grande impronta di carbonio.

Nel 2020, le emissioni di CO2 dell’industria dei semiconduttori hanno raggiunto l’incredibile cifra di 41 milioni di tonnellate, equivalenti alle emissioni annuali di 5 milioni di case. Si prevede che la produzione globale di semiconduttori consumerà 237 terawattora (TWh) di elettricità entro il 2030, che equivale all’incirca al consumo totale di elettricità dell’Australia nel 2021.

Con la crescente importanza dell’elettronica, i produttori devono affrontare le questioni relative al consumo energetico e alla sostenibilità. Una recente ricerca di McKinsey ha rilevato che gli ultimi impegni delle principali aziende di semiconduttori non sono ancora all’altezza dei requisiti dell’Accordo di Parigi del 2016.

Pertanto, le aziende che non riescono a operare in modo più rispettoso dell’ambiente potrebbero dover affrontare in futuro restrizioni e sanzioni più severe da parte del governo, nonché meno ordini da parte dei clienti man mano che diventano più attenti all’ambiente. Al contrario, le aziende che ottimizzano tempestivamente l’efficienza energetica risparmieranno risorse significative e si apriranno a enormi opportunità di crescita. Per proteggere il futuro del business, i produttori devono stabilire subito una strategia di sviluppo sostenibile.

2, Mantenere la sostenibilità dello sviluppo con resistenza agli urti

Oltre alle preoccupazioni ambientali, molti produttori stanno ancora affrontando lo shock e le conseguenze della crisi globale dei semiconduttori. Durante la pandemia, una “tempesta perfetta” di eventi globali ha quasi bloccato la produzione: il blocco del COVID-19 ha accelerato la domanda di elettronica di consumo e chiuso le fabbriche che producono i componenti necessari.

Allo stesso tempo, anche la guerra commerciale USA-Cina, la guerra Russia-Ucraina, gli eventi meteorologici gravi, gli incendi negli impianti di produzione e la dipendenza generale dalle importazioni di semiconduttori piuttosto che dalla produzione nazionale hanno contribuito alla continua mancanza di fornitura di semiconduttori.

La ricerca mostra che al culmine della carenza di chip, sono state colpite ben 169 aziende in tutto il mondo. A farne le spese sono l’elettronica di consumo e l’industria automobilistica. La PlayStation 5 è difficile da trovare, Apple ha tagliato gli obiettivi di produzione degli iPhone, Toyota ha tagliato la produzione di veicoli del 40% e General Motors ha sospeso la produzione di veicoli nei suoi stabilimenti nordamericani.

Nel complesso, la carenza di semiconduttori costerà all’industria automobilistica fino a 210 miliardi di dollari in mancati ricavi nel 2021. Mentre i produttori si sono ormai adattati alla scarsità di semiconduttori, prodotti sempre più complessi, come i veicoli elettrici con sistemi di sicurezza avanzati e di guida autonoma, continueranno ad accelerare domanda di semiconduttori e innescare grandi cambiamenti nel panorama produttivo. Negli ultimi dieci anni la produzione di semiconduttori si è concentrata in Asia, quindi aziende e paesi stanno ora cercando di costruire catene di fornitura più diversificate e resilienti agli impatti.

Nell’ottobre 2022, il governo degli Stati Uniti ha imposto regole di controllo delle esportazioni per limitare la produzione cinese dei chip più avanzati al mondo. Allo stesso tempo, l’UE intende diventare un attore importante attraverso l’European Chips Act. Con lo spostamento degli investimenti dall’Asia Pacifico al Nord America e all’Europa, i produttori devono essere pronti a offrire servizi a basse emissioni di carbonio per distinguersi dalla concorrenza.

3, Un piano in tre fasi per raggiungere resilienza e sostenibilità

La determinazione del livello di riferimento ambientale è un “corso obbligatorio” affinché l’industria dei chip possa raggiungere la decarbonizzazione.

Noi di Schneider Electric abbiamo identificato tre passaggi chiave per aiutare le aziende di semiconduttori di ogni tipo e dimensione a tradurre in azione gli obiettivi sostenibili di zero emissioni nette.

Il primo passo, chiamato “strategizzazione”, prevede la misurazione delle attuali prestazioni energetiche e dell’impronta di carbonio del produttore, quindi lo sviluppo di un piano a zero emissioni che produrrà risultati tangibili. In realtà, ciò include stabilire una linea di base per le emissioni di carbonio, esaminare le tecnologie digitali per identificare le lacune e informare le future tabelle di marcia, valutare la fattibilità tecnica ed economica per dare priorità alle azioni e simulare scenari di ristrutturazione degli edifici per sviluppare tabelle di marcia e tempistiche. In particolare, l’uso della tecnologia del gemello digitale elettrico nella progettazione e simulazione del nuovo sistema di alimentazione FABS ne migliorerà la progettazione e ottimizzerà la rete per soddisfare i requisiti e gli standard locali.

Il secondo passo è passare al digitale. Ciò significa creare un hub digitale che monitori e visualizzi l’utilizzo di energia e risorse da parte delle aziende di semiconduttori, consentendo ai leader di prendere decisioni di sostenibilità basate sui dati e riferire sui progressi verso gli obiettivi stabiliti. Questa unica fonte di verità aiuta a monitorare l’impianto del carbonio (incluso il building information modeling), nonché le misurazioni dell’energia e del carbonio (compresi la fornitura energetica centralizzata e i dati dei servizi pubblici) e a implementare l’analisi dell’intelligenza artificiale basata su cloud.

Il terzo passo è la “decarbonizzazione”. In questa fase verrà messa in atto l’azione reale e i produttori di semiconduttori dovranno utilizzare le conoscenze acquisite dalle fasi di “strategia” e “decarbonizzazione” per ottenere reali miglioramenti in termini di sostenibilità.

Gli aggiornamenti specifici dipenderanno dai loro risultati, ma gli esempi includono l’elettrificazione dei veicoli della flotta, l’installazione di generatori di energia rinnovabile, l’acquisto di prodotti a basse o nulle emissioni di carbonio e l’uso dell’intelligenza artificiale per ottimizzare il consumo energetico in loco in tempo reale.

4, Lavora con consulenti affidabili e partner professionali

Oltre al processo in tre fasi di “strategia”, “digitalizzazione” e “decarbonizzazione”, anche la collaborazione e le partnership sono fondamentali per il successo dell’industria dei semiconduttori in termini di sostenibilità. La sostenibilità a lungo termine richiede diverse aree di competenza e supporto, quindi i produttori devono riconoscere che nessuna azienda può raggiungere questo obiettivo da sola. Invece, i produttori e i fornitori di semiconduttori devono lavorare insieme per trarre vantaggio dalle competenze e dalla tecnologia esterne.

Schneider Electric svolge da tempo un ruolo importante nell’aiutare le aziende di semiconduttori ad affrontare le sfide della sostenibilità e della decarbonizzazione. Ad esempio, l'azienda ha recentemente collaborato con Intel, una delle principali società di progettazione e produzione di semiconduttori al mondo, e Applied Materials, la più grande azienda di semiconduttori e apparecchiature di visualizzazione al mondo, per lanciare l'iniziativa "Catalyze": una nuova iniziativa di collaborazione per accelerare l'uso di energia rinnovabile lungo la catena del valore globale dei semiconduttori. Con l’aiuto del programma Catalyze, i leader del settore dei semiconduttori saranno in grado di raggiungere una serie di obiettivi di sostenibilità e resilienza agli impatti, tra cui:

◎ Integrare il potere d'acquisto dell'energia lungo la catena del valore dei semiconduttori per accelerare la diffusione di progetti di energia rinnovabile

◎ Partecipare al mercato dei contratti di acquisto di energia su scala industriale

◎ Sviluppare modelli operativi per la pianificazione della catena di fornitura per colmare il divario tra gli obiettivi di energia netta zero

◎ in specifiche regioni del mondo in cui opera la catena del valore dei semiconduttori, sensibilizzazione sulla disponibilità di energia rinnovabile

◎ Guidare l'industria dei semiconduttori per promuovere chiari passi successivi

5, Energia sostenibile nella produzione di semiconduttori

In definitiva, le misure proattive di sostenibilità non solo sono coerenti con gli obiettivi ambientali globali, ma hanno anche senso per i profitti degli impianti di produzione di semiconduttori.

Gli studi hanno dimostrato che l’implementazione di strategie di sostenibilità può ridurre i costi e avere un impatto positivo sui profitti operativi fino al 60%. Inoltre, l’adozione di pratiche sostenibili riduce i rischi a lungo termine e apre opportunità in nuovi mercati.

Ora che sembra che siamo usciti dalla crisi dei semiconduttori, i produttori hanno il potenziale per ottenere una crescita straordinaria attraverso miglioramenti a lungo termine. Non solo fanno risparmiare molti soldi, ma aprono anche enormi possibilità di efficienza energetica. E la parte migliore? Gli strumenti per farlo sono proprio davanti a noi. Con l’aiuto di una rete di partner competenti, le aziende di semiconduttori devono ora imparare a decarbonizzare, digitalizzare e elaborare strategie.

FOUNTYL TECHNOLOGIES PTE. LTD. aveva sede a Singapore, da oltre 10 anni ci concentriamo sulla ricerca e sviluppo, produzione e servizi tecnici di parti in ceramica di precisione nel campo dei semiconduttori. il nostro prodotto principale sono mandrini a vuoto in ceramica (mandrini a perno, mandrini a scanalatura, mandrini porosi e mandrini elettrostatici), effettori finali in ceramica, stantuffi in ceramica e travi e guide in ceramica e producono vari tipi di ceramica (ceramica porosa, allumina, zirconio, nitruro di silicio, carburo di silicio , nitruro di alluminio e ceramica dielettrica a microonde e altre parti ceramiche avanzate).