【圖解】台灣半導體超前部署怎麼做？「3管齊下」穩操永續勝券

隨著生成式AI應用在各個產業和業務功能中快速擴展，生成式AI預計將伴隨其他因素，推動全球半導體需求的成長。麥肯錫根據多項總體經濟假設進行分析後，預測半導體產業2030年前的年複合成長率將在6％至8％之間。在平均價格每年約漲2％，且供需回歸平衡的前提下，半導體產業有望在2030年達到1兆美元的規模。

台灣正處半導體業蓬勃發展最前線，並為計算與存儲、無線通訊、消費電子和汽車等多種領域提供15％至25％的半導體產量。面對氣候變遷不可忽視的影響，已有近200國承諾遵守2016年簽訂的巴黎協定。這項國際條約的目標是控制全球氣溫增幅在工業化前水準攝氏1.5°C內，減緩或預防氣候變遷造成衝擊。

晶片組是電子設備中重要的排放來源，因此可見永續發展對半導體的重要性。蘋果、谷歌與微軟等半導體產業的領先客戶，都已承諾實現整個價值鏈淨零排放，設定了野心十足目標時程。為此，有些半導體企業也設定自身減排目標。舉例來說，英飛凌（Infineon）的目標是2025年溫室氣體排放量相較2019年減少70％，2030年直接控制的排放活動實現碳中和。英特爾（Intel）已承諾2040年實現全球營運溫室氣體淨零排放，並設定2030年使用100％再生能源的期中目標。

意法半導體（STMicroelectronics）、恩智浦（NXP）、聯華電子（UMC）等企業也承諾實現科學化目標。儘管如此，依照目前的發展進度，半導體產業仍無法實現巴黎協定的目標。

台灣在半導體供應鏈中扮演關鍵的角色，因此需要立即採取策略行動，推動台灣半導體產業減碳。我們認為需要立即從3個面向著手以大幅減排並加速減碳：

❶ 智慧升級拚節能

節能措施通常與其他營運目標（如降低成本）直接相關，因此相對容易實現。企業能採用的手法很多，主要可分為2大類：第1類是減少設備相關的能源消耗，例如升級、替換更節能的設備，或者導入智慧控制系統，實現廠房與設備的連接與調控。

第2類是減少廠房能源消耗的各項措施，如全部或部分使用再生能源、提高建築能源效率、將廠內照明設施更換成LED等。為找到效益最大的節能機會，企業可參考對標結果（包括外部和內部），檢視能源損失原因，並盤點目前針對各類設備與廠房的節能措施。像透過降低無塵室氣壓、增加濕度、限制未使用區域換氣量，或改善供氣管線洩漏問題，降低無塵室的能源消耗。

而設備工程師在調控製程參數時，常會專注於整體設備效率（OEE），鮮少關注設備的耗能。若要改變這種心態，或許能提供工程師激勵措施，如獎勵和肯定他們在製程節能方面的成果。

為減少營運所產生的溫室氣體排放，半導體業者可以鼓勵專家分享對能源效率的知識和經驗，並遵循OEE優化策略的模式；為了提高成功的機會，還可將其他利害關係方納入節能的工作中，尤其是能透過調整設備提高能源效率、提供設備升級改造，或是節能型新設備的外部設備廠商。

❷ 優化能源供應

為確保工廠隨時擁有充足供電，半導體業者常會同時使用市電併聯（on-grid）與獨立（off-grid）的供電來源。大部分獨立供電來源來自企業自有的火力發電廠。在短期內，企業可透過提高能源效率，或轉用生質氣體與綠氫等替代燃料，大幅降低發電廠耗能，同時開發以太陽能、燃料電池、電池儲能系統等綠能科技為基礎的獨立供電來源，獲得更多效益。

至於晶圓廠主要使用的市電併聯電力，企業可從公用事業購買綠色溢價（green premium）再生電力以降低消耗，但不同地區的差異很大——以歐洲和美國為例，企業能購買市電併聯的再生能源，且再生能源占市電併聯高達31％。然而，在亞洲許多地區，由於市電併聯的再生能源供應有限，購買相當困難。再生能源的取得，可能會是半導體業者選擇建廠地點的關鍵因素——隨著各家企業為解決晶片短缺而試圖提高產能，以再生能源做為選址標準逐漸成為常態。

❸ 運用4手法減碳

製程氣體包括PFCs、HFCs、NF3和N20。這些溫室氣體的排放對全球暖化的影響不容小覷。雖然實際的排放量會依工廠的年齡與氣體去除（abatement）技術而有所不同，但所有廠房都面臨著相同挑戰。我們認為可以透過4個手法來減少製程氣體排放（製程改善、替代化學品、氣體去除和氣體回收）。

這些手法目前在不同階段各自採用，其中，氣體去除是短期至中期解決製程氣體排放的主要方式，在排放較少的可用替代氣體出現或氣體回收技術廣泛應用之前，仍是主要解法。企業若想增加氣體去除量，有很多不同的方法可選擇，包括單一生產設備使用點（POU）系統、區域使用點（POA）系統，以及中央處理系統。

在導入與安裝新系統時，工廠必須綜合考量成本、營運衝擊、氣體破壞與去除效率（DRE）及時間因素。供應商也需要提供創新的技術解決方案，以達到下列目標並促進採用：

▪解決空間限制（例如提供占地面積較小的整合解決方案），尤其針對附屬製造區（sub-fab）空間有限的200毫米老舊工廠。

▪減少副產物（例如氮氧化物和一氧化碳），同時提高DRE。

▪避免生產設備在氣體去除系統安裝與維修期間停機。

▪在不影響生產的情況下，定期驗證系統品質，提高DRE。

總體來說，為協助半導體產業應對溫室氣體減排的挑戰，業者可採4大步驟加速減碳：

一、建立範疇一、二、三（上游）排放的透明度：建立範疇一、二排放透明度相對直觀，但為取得範疇三排放透明度，半導體企業須加強與上游供應商的合作及提升上游供應商對溫室氣體減排的重視性及配套。

二、設定短期、長期排放目標：目標設定須考慮行業長遠永續發展目標及半導體企業競爭能力的期許（由於下游客戶將永續運營列入供應商考核制指標）。

三、統整方案構想，估算預期成本與效益：梳理各項能減低溫室氣體方案並測算每項方案能帶來的減少排放量及所需花費成本（包括積極與外部夥伴共同開發創新技術）並進行排序。

四、規畫短、中、長期路徑圖，並在效益與所需投資間取捨：根據第3步中做出的排序置頂，及第2步中設計的分期目標規畫減低排放方案執行的路徑圖並提高企業員工重視及參與。

台灣半導體業正處於關鍵的十字路口，面臨保持成長與迫切永續發展所帶來的雙重挑戰。台灣必須專注降低能源消耗、優化能源供應與減少製程氣體排放，帶領全球半導體供應鏈減碳。此舉不單單是因應法規，而是讓台灣在以永續發展為重的未來中，提升技術領先地位與競爭力的絕佳機會。

責任編輯：蘇柔瑋、謝宗穎

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