英飞凌科技公司正在将电子芯片的碳足迹细分到组件级别，使工程师能够根据其对气候的影响来比较其产品。

在一年一度的PCIM上，英飞凌表示将开始分享其各个产品的产品碳足迹 (PCF) 数据。该公司表示，新的指标将帮助客户在产品设计过程中做出更注重可持续发展的决策。但由于其他公司没有统一的行业标准来计算芯片的碳足迹，因此目前还无法比较不同供应商的产品。

对于英飞凌来说，芯片的碳足迹涵盖了生产它的整个供应链，从开采贵金属和采购用于制造它们的其他原材料，到将成品运送到电子公司和其他客户。PCF 指标是记录从流程的一端到另一端产生的所有碳和其他温室气体排放的快照。它以二氧化碳当量千克（kg CO2e）为单位。

每个电子设备中的每个组件都有自己的碳足迹，尤其是分解芯片层面的碳排放影响至关重要。正如哈佛大学的研究人员在 2020 年的一篇论文中指出的那样，普通电子设备的“大部分碳排放”都来自于制造内部芯片，而不是使用过程中消耗的电力或使用寿命结束时的情况。

英飞凌首席可持续发展官 Elke Reichart 表示，组件级数据“使我们的客户能够在整个供应链中更有效地减少碳排放”。

据英飞凌称，目前它只计算了其产品组合中约一半的碳足迹——从硅 (Si)、碳化硅 (SiC) 和氮化镓 (GaN) 功率开关技术系列到汽车级微控制器 (MCU)。但高管们计划最终分享英飞凌全系列产品的数据。

了解芯片制造的碳排放影响

近年来，半导体行业一直在努力应对其巨大的碳排放问题。

如今，芯片公司使用大量电力来批量生产芯片，这些芯片是战斗机、汽车、智能手机等所有产品的核心。他们还使用大量化学品、气体和其他原材料来运行工厂中最先进的设备。但没有什么比制造芯片所用的电力对芯片的碳足迹贡献更大，而这些电力在很多情况下都不是可再生能源产生的。

根据波士顿咨询集团和电子制造和设计供应链贸易组织 SEMI 的报告，半导体行业 80%以上的碳排放源于电力的使用，这些电力通常由第三方生产，主要用于制造。

芯片制造是制造业中最复杂、最昂贵的过程之一。在制造芯片之前，硅晶圆是通过熔化原始硅、精炼硅并将其塑造成圆柱形硅棒而形成的。这一过程需要使用巨大的熔炉，它们的温度可以高达几千度，因此非常耗电。然后，必须将这些纯化的硅棒切成薄片，并进行抛光，以尽可能多地去除不规则部分和杂质，然后运往晶圆厂，将其制成芯片。

在晶圆厂内，硅晶片可能需要几个月的时间才能经过数百或数千道工序，才能加工并封装成成品。晶圆要经过一排排高端机器，这些机器非常准确地将微观材料沉积在表面，将晶体管图案印到硅片上，并蚀刻掉不必要的部分——所有这些都需要消耗大量电力。过滤空气中的灰尘并调节晶圆厂洁净室的温度和湿度也会消耗电力。

此外，现代晶圆厂使用各种工艺气体来清洁硅晶片的表面，并精确蚀刻这些闪闪发光的硅片上的晶体管。其他气体用于清洁晶圆厂中最先进的制造工具的精密内部，晶圆可以在晶圆厂中静置数小时，以改变底层硅的特性或重塑放置在其上的晶体管。

虽然许多新晶圆厂都拥有“减排”系统，可以将大部分气体无害化处理，但这些气体可能会逸出到大气中，成为温室气体。六氟化硫 (SF6) 广泛用于蚀刻工艺，是最具破坏性的气体之一。它在捕获热量方面是二氧化碳的 23500 倍，这意味着即使从晶圆厂泄漏的少量化学物质也会对气候变化产生严重影响。

现代芯片制造中，各种有害化学物质也会产生大量碳足迹。用大量超纯水冲洗芯片是生产过程中的另一个常见步骤。

应对措施

在电子产品制造商和其他寻求实现自身可持续发展目标的客户的压力下，英飞凌和半导体行业的其他大公司正在采取措施扭转局面。

英飞凌承诺到 2030 年实现直接和间接排放的碳中和。该计划是更多地使用可再生能源发电，并首先减少晶圆厂和其他业务的消耗量。它还在投资新技术，以防止气体以废气的形式从晶圆厂逸出。为了解决任何剩余的“不可避免的”排放，它计划购买绿色电力。

该公司还承诺设定其供应链碳排放的目标。这里的挑战是让从半导体设备供应商到材料供应商的所有人都保持一致。除此之外，英飞凌还投资于一系列专注于可持续性的新技术，例如可以在使用寿命结束时回收而不是丢弃或焚烧电路板。

英飞凌的“从摇篮到大门”碳排放计算方法

在缺乏任何既定行业标准的情况下，英飞凌开发了一种计算其芯片和其他产品的碳排放量的方法，通过尽可能密切地跟踪“从摇篮到大门”的碳排放量。

PCF 涵盖了与其产品设计和制造过程相关的所有碳排放以及任何其他温室气体，这些排放源于购买其晶圆厂使用的电力以及采购化学品、气体和其他原材料。新指标考虑了所有因素，包括将最终芯片运输至客户手中。

此外，该指标还涵盖了生态链的排放，这些排放来自其供应商和其他制造合作伙伴在采购原材料和制造过程中不可避免地会排放的碳。尽管英飞凌捕获了其直接或间接造成的所有碳排放，但并未将客户运营或消费者使用这些产品所产生的碳排放考虑在内。

例如，英飞凌表示，其 CoolSiC 系列中的 SiC 功率 MOSFET 的碳排放量相当于 87.5 克二氧化碳，而其最新的汽车级 OptiMOS 系列中的硅功率 MOSFET 的碳排放量为 3.5 克二氧化碳。虽然 SiC 电源开关是一个特例，但其大多数模拟和电源芯片都使用“传统”工艺技术，总体上耗电量较低。该公司表示，其更先进的汽车 MCU 产生的二氧化碳当量超过 400 克。

芯片业务的经验法则是，工艺节点越小（在最先进的片上系统 (SoC) 中小至 3 nm），每平方毫米硅片消耗的电量就越多。

英飞凌表示，越来越多的电子产品制造商和其他客户希望提高其产品碳足迹的透明度，因此他们渴望获得有关特定组件的更多数据。

在可持续发展方面，半导体行业的工作已经完成。但英飞凌指出，其功率半导体和其他芯片在更广泛地应对气候变化方面发挥了作用。

据英飞凌称，这些芯片是电动汽车到太阳能、风能和其他可再生能源等所有事物不可或缺的一部分。它们对于提高数据中心的能源效率也至关重要，因为数据中心正在消耗越来越多的电力来运行大型语言模型 (LLM) 和其他类型的人工智能。该公司表示，其芯片在其生命周期内节省的二氧化碳排放量是生产过程中的 34 倍。