Schneider Elektrisch | De uitdaging van de halfgeleiderindustrie om het koolstofarm te maken en aan de vraag naar chips te voldoen

De halfgeleiderindustrie is een belangrijk onderdeel van onze steeds digitalere omgeving. Tot de technologieën behoren de telefoons en computers die we gebruiken om te communiceren, de voertuigen en vliegtuigen waarmee we ons kunnen verplaatsen, de medische apparaten die ziekten helpen diagnosticeren en behandelen, en de elektriciteitsnetwerksystemen die onze steden van stroom voorzien - allemaal essentieel voor ons dagelijks leven. Er is geen toekomst zonder halfgeleiders, maar het wijdverbreide gebruik van halfgeleiders brengt ook steeds grotere uitdagingen op milieugebied met zich mee.

1. De milieukosten van halfgeleiders

Om aan de vraag te voldoen, bouwen halfgeleiderbedrijven nieuwe fabrieken (FABS) die tot 100 megawattuur elektriciteit per uur kunnen verbruiken, meer dan veel autofabrieken of olieraffinaderijen. Een dergelijk groot elektriciteitsverbruik zal veel afval, broeikasgasemissies en een grote ecologische voetafdruk veroorzaken.

In 2020 bereikte de CO2-uitstoot van de halfgeleiderindustrie maar liefst 41 miljoen ton, wat overeenkomt met de jaarlijkse uitstoot van 5 miljoen huizen. De mondiale productie van halfgeleiders zal naar verwachting in 2030 237 terawattuur (TWh) elektriciteit verbruiken, wat ongeveer gelijk is aan het totale elektriciteitsverbruik van Australië in 2021.

Nu elektronica steeds belangrijker wordt, moeten fabrikanten problemen rond energieverbruik en duurzaamheid aanpakken. Uit recent onderzoek van McKinsey is gebleken dat de nieuwste toezeggingen van grote halfgeleiderbedrijven nog steeds niet voldoen aan de eisen van het Akkoord van Parijs uit 2016.

Daarom kunnen bedrijven die er niet in slagen milieuvriendelijker te opereren in de toekomst te maken krijgen met strengere beperkingen en sancties van de overheid, en met minder bestellingen van klanten naarmate ze milieubewuster worden. Bedrijven die de energie-efficiëntie in een vroeg stadium optimaliseren, zullen daarentegen aanzienlijke hulpbronnen besparen en zichzelf openstellen voor enorme groeimogelijkheden. Om de toekomst van het bedrijf te beschermen, moeten fabrikanten nu een duurzame ontwikkelingsstrategie opstellen.

2, Om de duurzaamheid van de ontwikkeling te behouden met schokbestendigheid

Naast zorgen over het milieu hebben veel fabrikanten nog steeds te maken met de schok en de gevolgen van de mondiale halfgeleidercrisis. Gedurende de hele pandemie heeft een ‘perfecte storm’ van mondiale gebeurtenissen de productie zo goed als tot stilstand gebracht: de COVID-19-lockdown heeft zowel de vraag naar consumentenelektronica versneld als fabrieken gesloten die de benodigde componenten produceren.

Tegelijkertijd hebben de handelsoorlog tussen de VS en China, de oorlog tussen Rusland en Oekraïne, zware weersomstandigheden, branden in productiefaciliteiten en een algemene afhankelijkheid van de import van halfgeleiders in plaats van de binnenlandse productie ook bijgedragen aan het aanhoudende gebrek aan halfgeleideraanbod.

Uit onderzoek blijkt dat op het hoogtepunt van het chiptekort maar liefst 169 bedrijven over de hele wereld getroffen werden. De consumentenelektronica- en auto-industrie worden het zwaarst getroffen. De PlayStation 5 is moeilijk verkrijgbaar, Apple heeft de productiedoelstellingen voor iPhones verlaagd, Toyota heeft de autoproductie met 40% teruggeschroefd en General Motors heeft de autoproductie in zijn Noord-Amerikaanse fabrieken opgeschort.

Over het geheel genomen zullen tekorten aan halfgeleiders de auto-industrie in 2021 tot 210 miljard dollar aan verloren inkomsten kosten. Terwijl fabrikanten zich nu hebben aangepast aan het krappe aanbod van halfgeleiders, zullen steeds complexere producten, zoals elektrische voertuigen met geavanceerde veiligheids- en autonome aandrijfsystemen, blijven versnellen. vraag naar halfgeleiders en veroorzaken grote veranderingen in het productielandschap. De productie van halfgeleiders is de afgelopen tien jaar geconcentreerd in Azië, dus bedrijven en landen zijn nu op zoek naar meer diverse en impactbestendige toeleveringsketens.

In oktober 2022 legde de Amerikaanse regering exportcontroleregels op om de Chinese productie van 's werelds meest geavanceerde chips te beperken. Tegelijkertijd wil de EU via de Europese Chipswet een belangrijke speler worden. Nu de investeringen verschuiven van Azië-Pacific naar Noord-Amerika en Europa, moeten fabrikanten bereid zijn koolstofarme diensten aan te bieden om zich te onderscheiden van de concurrentie.

3. Een driestappenplan om veerkracht en duurzaamheid te bereiken

Het bepalen van de ecologische basislijn is een “verplichte cursus” voor de chipindustrie om het koolstofarm maken te bereiken.

Bij Schneider Electric hebben we drie belangrijke stappen geïdentificeerd om halfgeleiderbedrijven van alle soorten en maten te helpen bij het omzetten van duurzame doelstellingen met een netto-nul-uitstoot in actie.

De eerste stap, ‘strategisering’ genoemd, omvat het meten van de huidige energieprestaties en CO2-voetafdruk van de fabrikant, en vervolgens het ontwikkelen van een netto-nulplan dat tastbare resultaten zal opleveren. In werkelijkheid omvat dit het vaststellen van een basislijn voor koolstofemissies, het onderzoeken van digitale technologieën om hiaten te identificeren en toekomstige routekaarten te informeren, het beoordelen van de technische en economische haalbaarheid om prioriteit te geven aan actie, en het simuleren van renovatiescenario's van gebouwen om routekaarten en tijdlijnen te ontwikkelen. Met name het gebruik van elektrische digitale tweelingtechnologie bij het ontwerp en de simulatie van het nieuwe FABS-energiesysteem zal het ontwerp ervan verbeteren en het netwerk optimaliseren om aan de lokale eisen en normen te voldoen.

De tweede stap is digitaal gaan. Dit betekent het creëren van een digitale hub die het energie- en hulpbronnengebruik van halfgeleiderbedrijven monitort en visualiseert, waardoor leiders op data gebaseerde duurzaamheidsbeslissingen kunnen nemen en kunnen rapporteren over de voortgang in de richting van vastgestelde doelen. Deze enige bron van waarheid helpt bij het volgen van koolstofimplantatie (inclusief modellering van bouwinformatie), evenals energie- en koolstofmetingen (inclusief gecentraliseerde energievoorzienings- en nutsgegevens) en het implementeren van cloudgebaseerde AI-analyses.

De derde stap is het ‘decarboniseren’. In deze stap zal de echte actie in daden worden omgezet en moeten halfgeleiderfabrikanten de inzichten gebruiken die zijn verkregen uit de stappen van het ‘strategiseren’ en ‘decarboniseren’ om echte duurzaamheidsverbeteringen te bereiken.

Specifieke upgrades zullen afhangen van hun bevindingen, maar voorbeelden zijn onder meer het elektrificeren van wagenparkvoertuigen, het installeren van generatoren voor hernieuwbare energie, het kopen van koolstofarme of koolstofvrije producten en het gebruik van kunstmatige intelligentie om het energieverbruik ter plaatse in realtime te optimaliseren.

4, Werk samen met betrouwbare consultants en professionele partners

Naast het driestapsproces van ‘strategisering’, ‘digitalisering’ en ‘decarbonisatie’ zijn samenwerking en partnerschappen ook de sleutel tot het succes van de halfgeleiderindustrie op het gebied van duurzaamheid. Duurzaamheid op de lange termijn vereist verschillende expertisegebieden en ondersteuning, dus fabrikanten moeten erkennen dat geen enkel bedrijf dit alleen kan bereiken. In plaats daarvan moeten producenten en leveranciers van halfgeleiders samenwerken om te profiteren van externe expertise en technologie.

Schneider Electric speelt al lang een belangrijke rol bij het helpen van halfgeleiderbedrijven bij het aangaan van uitdagingen op het gebied van duurzaamheid en het koolstofarm maken van de economie. Zo heeft het bedrijf onlangs samengewerkt met Intel, een van 's werelds toonaangevende halfgeleiderontwerp- en productiebedrijven, en Applied Materials, 's werelds grootste bedrijf op het gebied van halfgeleider- en weergaveapparatuur, om het 'Catalyze'-initiatief te lanceren: een nieuw samenwerkingsinitiatief om het gebruik van halfgeleiders te versnellen. van hernieuwbare energie in de mondiale waardeketen van halfgeleiders. Met behulp van het Catalyze-programma zullen leiders in de halfgeleiderindustrie een reeks doelstellingen op het gebied van duurzaamheid en impactveerkracht kunnen bereiken, waaronder:

◎ Integreer de koopkracht van energie in de gehele waardeketen van halfgeleiders om de implementatie van duurzame energieprojecten te versnellen

◎ Deelnemen aan de markt voor stroomafnameovereenkomsten op nutsschaal

◎ Ontwikkel operationele modellen voor de planning van de toeleveringsketen om de kloof in de netto-energieneutraliteit te dichten

◎ in specifieke regio's van de wereld waar de halfgeleiderwaardeketen actief is, het vergroten van het bewustzijn van de beschikbaarheid van hernieuwbare energie

◎ Leiden van de halfgeleiderindustrie om duidelijke volgende stappen te zetten

5. Duurzame energie in de productie van halfgeleiders

Uiteindelijk zijn proactieve duurzaamheidsmaatregelen niet alleen consistent met de mondiale milieudoelstellingen, maar zijn ze ook zinvol voor de resultaten van halfgeleiderfabrieken.

Studies hebben aangetoond dat het implementeren van duurzaamheidsstrategieën de kosten kan verlagen en een positieve impact kan hebben op de bedrijfswinsten tot wel 60%. Bovendien vermindert het toepassen van duurzame praktijken de risico's op de lange termijn en opent het kansen op nieuwe markten.

Nu we uit de halfgeleidercrisis lijken te zijn gekomen, hebben fabrikanten het potentieel om enorme groei te realiseren door verbeteringen op de lange termijn. Ze besparen niet alleen veel geld, maar bieden ook enorme mogelijkheden voor energie-efficiëntie. En het beste deel? De tools om dit te doen liggen recht voor ons. Met de hulp van een netwerk van deskundige partners moeten halfgeleiderbedrijven nu leren koolstofvrij te maken, te digitaliseren en strategieën te bedenken.

FOUNTYL TECHNOLOGIES PTE. LTD. gevestigd in Singapore, richten wij ons al meer dan 10 jaar op onderzoek en ontwikkeling, productie en technische diensten van precisie-keramische onderdelen op het gebied van halfgeleiders. ons belangrijkste product zijn keramische vacuümklauwplaat (pinklauwplaat, groefklauwplaat, poreuze klauwplaat en elektrostatische klauwplaat), keramische eindeffector, keramische plunjer en keramische balk en geleider en produceert verschillende soorten keramiek (poreuze keramiek, aluminiumoxide, zirkonia, siliciumnitride, siliciumcarbide , aluminiumnitride en diëlektrische microgolfkeramiek en andere geavanceerde keramische onderdelen.