Apakah Semikonduktor Buruk Bagi Lingkungan?

Ada ketegangan yang terjadi di industri teknologi yang jarang mencapai tahap peluncuran produk. Perangkat yang kita beli untuk bernavigasi, berkomunikasi, dan menghibur diri bergantung pada chip yang produksinya, dalam beberapa hal, berbahaya bagi planet ini. Pembuatan chip menghabiskan banyak air dan listrik, melepaskan gas rumah kaca yang kuat, dan menghasilkan limbah kimia yang memerlukan penanganan hati-hati. Pada saat yang sama, produk yang dihasilkan oleh chip ini membantu mengurangi emisi di sektor transportasi, energi, dan pertanian. Memutuskan apakah semikonduktor buruk bagi lingkungan bukanlah pertanyaan sederhana. Ini adalah pertanyaan tentang-pengorbanan, jadwal, dan siapa yang menanggung biayanya.

 

 

semikonduktor

 

Dimulai Dengan Dasar: Apa Yang Kita Bicarakan

Untuk memahami dampak lingkungan, ada baiknya jika kita mengingat apa arti sebenarnya dari kata tersebut. Arti semikonduktor berasal dari ilmu fisika: semikonduktor adalah bahan yang kemampuannya menghantarkan listrik berada di antara konduktor dan isolator. Silikon, contoh paling umum, dapat direkayasa untuk mengalirkan atau memblokir arus listrik tergantung pada kondisinya, sehingga menjadikannya bahan penyusun yang ideal untuk transistor. Miliaran transistor yang dikemas dalam satu chip membentuk sirkuit logika di dalam setiap ponsel cerdas, server, mobil, dan peralatan. Proses manufaktur yang menghasilkan chip ini pada skala nanometer merupakan salah satu operasi industri-yang paling intensif sumber daya di muka bumi.

 

 

Air: Biaya yang Paling Tak Terlihat

Hotspot Lingkungan:

• Konsumsi air yang sangat-murni
• Emisi gas perfluorokarbon
• Listrik dari bahan bakar fosil
• Aliran limbah kimia
• Jejak karbon peralatan

Pembuatan chip membutuhkan air dengan kemurnian luar biasa, jauh lebih bersih daripada air minum, yang digunakan untuk membilas wafer di antara ratusan langkah yang membentuk lapisan sirkuit. Sebuah fasilitas fabrikasi besar dapat mengonsumsi jutaan galon air ultra-murni ini setiap hari. Banyak pabrik maju berlokasi di wilayah yang secara berkala menghadapi kekeringan parah, sehingga menimbulkan pertanyaan tajam tentang apakah menempatkan produksi chip di wilayah yang kekurangan air-dapat berkelanjutan seiring dengan peningkatan produksi yang lebih besar.

Apa yang kebanyakan orang tidak pertimbangkan adalah berapa banyak perangkat keras presisi yang digunakan untuk mengelola air tersebut begitu air tersebut masuk ke dalam pabrik. Sirkuit air ultra-murni mengandalkan katup baja tahan karat dan alat kelengkapan pipa yang memenuhi persyaratan kebersihan dan ketahanan-korosi yang ketat, karena bahkan sedikit kontaminasi dari bahan berkualitas rendah dapat merusak kumpulan wafer. Produsen seperti LEADTEK menyediakan jenis tersebutKatup bola baja tahan karat SS316Danalat kelengkapan pipayang diandalkan oleh fasilitas semikonduktor untuk mengontrol cairan-bebas kebocoran,-bebas kontaminasi di seluruh-sistem air ultra murninya. Ini adalah detail yang jarang muncul dalam berita utama tentang dampak lingkungan dari pembuatan chip, namun keandalan setiap katup dalam loop secara langsung memengaruhi berapa banyak air yang terbuang atau diperoleh kembali oleh pabrik.

Kekhawatiran terhadap air semakin besar ketika fasilitas baru dibangun di daerah kering atau semi{0}}kering, dimana ketersediaan air bersih sudah berada di bawah tekanan dari pertanian, pertumbuhan populasi, dan pemanasan iklim. Pembuat chip telah membuat kemajuan nyata dalam daur ulang air, dengan beberapa pabrik kini memulihkan dan menggunakan kembali lebih dari delapan puluh persen air yang mereka konsumsi. Namun kemajuan tidak sama dengan resolusi. Bahkan air daur ulang memerlukan energi untuk memurnikannya, dan volume absolut permintaan terus meningkat seiring dengan meningkatnya produksi chip.

 

Katup Bola Bergelang Baja Tahan Karat LEADTEK

 

Gas Rumah Kaca yang Mungkin Belum Pernah Anda Dengar

Karbon dioksida adalah gas rumah kaca yang mendominasi percakapan publik, namun kontribusi atmosfer yang paling meresahkan dari industri chip berasal dari kelompok molekul yang sama sekali berbeda. Perfluorokarbon dan senyawa terkait seperti nitrogen trifluorida digunakan selama proses etsa plasma dan pembersihan ruang di dalam pabrik. Gas-gas ini merupakan penghangat yang sangat ampuh. Nitrogen trifluorida, misalnya, memerangkap panas ribuan kali lebih efektif dibandingkan karbon dioksida dalam jangka waktu satu abad-dan bertahan di atmosfer selama ratusan tahun.

Selama bertahun-tahun gas-gas ini bahkan tidak dimasukkan dalam kerangka pelacakan emisi internasional, sebagian karena gas-gas tersebut diproduksi dalam volume absolut yang sangat kecil dan sebagian lagi karena gas-gas tersebut tidak memiliki sumber alami, sehingga mudah untuk diabaikan. Kesadaran telah meningkat pesat. Produsen chip terkemuka kini melaporkan emisi gas fluorinasi mereka dan telah berinvestasi dalam sistem pengurangan yang dapat menghancurkan gas tersebut sebelum mencapai atmosfer. Situasi ini lebih baik dibandingkan satu dekade yang lalu, dan hal ini tetap menjadi kekhawatiran karena volume produksi wafer terus meningkat.

Perangkat yang kita andalkan untuk menavigasi masa depan yang lebih ramah lingkungan dibuat oleh pabrik-pabrik yang mempunyai utang lingkungan hidup yang harus diselesaikan.

 

Persamaan Energi

Fabs berlari sepanjang waktu dan tidak pernah berhenti. Mesin yang menyimpan, mengetsa, dan memeriksa lapisan material pada wafer silikon membutuhkan energi yang sulit untuk diapresiasi sepenuhnya dari luar. Sebuah pabrik besar dapat menghasilkan listrik sebanyak kota kecil, dan konsumsi kolektif industri chip global menyaingi konsumsi listrik di banyak negara-menengah. Dari mana listrik berasal sangatlah penting. Pabrik yang ditenagai oleh pembangkit listrik tenaga air atau tenaga surya memiliki profil karbon yang berbeda secara mendasar dibandingkan pabrik yang menggunakan pembangkit listrik tenaga batubara-heavy grid.

Banyak wilayah di mana produksi chip tingkat lanjut terkonsentrasi masih sangat bergantung pada bahan bakar fosil untuk pasokan listriknya, termasuk gas alam cair dan, dalam beberapa kasus, batu bara. Seiring dengan meningkatnya kapasitas produksi, tekanan terhadap infrastruktur listrik lokal juga meningkat, dan aktivis lingkungan hidup di beberapa lokasi telah menyuarakan keprihatinan mengenai pembangkit listrik bahan bakar fosil baru yang dibangun khusus untuk memenuhi permintaan industri chip. Industri ini secara luas telah berkomitmen untuk memperluas pengadaan energi terbarukan, meskipun kecepatan dan kredibilitas komitmen tersebut sangat bervariasi dari satu operator ke operator lainnya.

 

Sisi Lain Buku Besar

Akun yang seimbang harus mengakui cerita penyeimbangnya. Semikonduktor merupakan bagian integral dari banyak teknologi yang menawarkan jalur paling kredibel untuk menurunkan emisi global. Kendaraan listrik mengandalkan chip elektronika daya untuk mengelola kinerja baterai dan efisiensi pengisian daya. Sistem jaringan pintar menggunakan chip untuk menyeimbangkan pasokan dan permintaan listrik secara real-time, sehingga mengurangi limbah. Penerangan LED, pompa panas, pengontrol turbin angin, dan inverter surya semuanya bergantung pada chip untuk fungsi intinya. Penghematan energi yang dihasilkan oleh aplikasi ini, yang terakumulasi di jutaan instalasi dan pengoperasian selama beberapa dekade, sangatlah besar.

Para peneliti yang telah mempelajari seluruh siklus hidup teknologi yang mendukung chip-umumnya menemukan bahwa emisi yang dapat dihindari oleh produk seperti kendaraan listrik atau termostat cerdas lebih besar daripada emisi yang dihasilkan selama pembuatan chip, seringkali dengan selisih yang cukup besar. Hal ini tidak berarti dampak produksi dapat diterima atau diabaikan. Artinya, hubungan antara pembuatan chip dan lingkungan lebih rumit daripada sekadar kesimpulan buruk-atau-baik.

 

Seperti Apa Akuntabilitasnya

Operator terkuat dalam rantai pasokan chip mulai memperlakukan keberlanjutan sebagai masalah teknis dan bukan sebagai upaya hubungan masyarakat. Sistem daur ulang air telah menjadi persyaratan teknik standar dalam desain pabrik baru. Peralatan pengurangan gas berfluorinasi kini banyak digunakan di fasilitas-fasilitas terkemuka. Pengadaan energi terbarukan semakin cepat, sebagian didorong oleh komitmen internal perusahaan dan sebagian lagi oleh tekanan dari pelanggan besar di sektor teknologi yang memiliki target-netzero mereka sendiri.

Regulasi juga diperketat. Petunjuk Pelaporan Keberlanjutan Perusahaan Uni Eropa mewajibkan perusahaan-perusahaan besar untuk mengungkapkan data lingkungan dengan semakin spesifik. Undang-undang pengungkapan iklim California, yang mulai berlaku secara bertahap mulai tahun 2024, memengaruhi pembuat chip yang memiliki operasi atau pelanggan signifikan di negara bagian tersebut. Kerangka kerja ini menciptakan insentif untuk pengukuran dan pengurangan yang lebih dari sekadar janji sukarela.

Jawaban jujur ​​atas pertanyaan yang diajukan di bagian atas artikel ini adalah bahwa pembuatan chip menimbulkan dampak lingkungan yang nyata, yaitu biaya yang sedang diupayakan oleh industri untuk dikurangi namun belum terselesaikan. Pada saat yang sama, chip yang diproduksi memungkinkan teknologi yang pada akhirnya dapat mengurangi emisi dibandingkan yang dihasilkan oleh pabrik. Sasarannya bukan untuk merayakan-keuntungan tersebut, namun untuk menutupnya, menjadikan produksi lebih bersih sementara penerapannya terus melakukan dekarbonisasi perekonomian secara lebih luas.