半導體公司對環境的影響

環保人士日益普遍認為，半導體行業正在破壞地球。這種擔憂並非空穴來風。生產晶片的晶圓廠通常規模龐大，佔地面積可達100萬平方英尺，極其耗費能源。每年該行業用水量遠遠超過1,000億升https://www.semiconductor-digest.com/water-supply-challenges-for-the-semiconductor-industry，溫室氣體排放近1億噸 IEA Global Energy Review 2021, SEMI；還會嚴重耗費稀土金屬，並產生大量有毒廢物。

近年來，隨著電腦技術變得日益強大，半導體行業的能源消耗呈指數級增長，人們對半導體生態足跡的擔憂亦在加劇。此外，美國和歐洲各國政府即將斥資數百億美元建設國內晶片產能。其目的是確保供應穩定，但亦必然使曾經的次要問題（如工廠排放和廢棄物）變得不容忽視。

因此，表面上半導體在注重環保的投資組合中沒有一席之地。但仔細審視，就會有不同的發現。

推動半導體行業綠色轉型

作為負責任的長期投資者，我們在建構投資組合時非常重視行業和公司的環保資質。但這還需要對照半導體在綠色轉型中所起的關鍵作用進行衡量。換言之，以氣候為導向的投資者必須超越行業的碳「足跡」，評估專家所說的碳「手印」（即對其他經濟領域的積極影響）。

對於半導體，當涉及到脫碳的關鍵因素「電氣化」時，這種積極影響尤為顯著。

國際能源署估計，如果我們希望到2050年實現淨零排放，電力在總能源使用中的比例必須從目前的20%提高到50%，以取代化石燃料。International Energy Agency

這亦意味著，可再生電力的比例必須從30%提高到90%。要實現脫碳，我們首先需要實現電氣化。我們還需要削減總能源消耗，這將要求經濟的能源強度每年提高3%，比當前增幅翻一番。World Energy Transitions Outlook 2023, IRENA

 而這一切都離不開半導體。

其中一類專用晶片，即「功率半導體」，對促進電氣化至關重要。此類晶片主要用於控制電力的供應，以及轉換（直流電⇋交流電）、傳輸和儲存。

其雖然僅佔整個半導體市場的5%左右（即400億美元），卻發揮著極為關鍵的作用。https://straitsresearch.com/press-release/global-power-semiconductor-market-size

例如，在太陽能發電廠中，需要高效可靠的功率半導體將直流電轉換為交流電，並以最小損耗傳輸電力。

半導體在電網現代化中同樣舉足輕重，使其能夠更好地應對電力供應和需求變化。

晶片對汽車工業同樣至關重要。隨著人們轉用電動汽車和智能汽車的發展，當前汽車所需半導體含量比一二十年前增加了數倍。

因此，從可再生能源的發展到電網儲存，再到電動汽車及其充電器，半導體在整個電氣化價值鏈中都不可或缺。

這給投資者提出一個需解決的難題。如何調和半導體公司對自然界的消極影響與其產品的積極系統性影響？

地球邊界與生命週期評估

作為瑞士百達全球環境機遇策略的管理人，我們同時借助兩個分析框架來衡量一家公司對綠色轉型的貢獻，以此解決該問題。

第一個是斯德哥爾摩大學學者開發的基於科學的框架，即地球邊界（PB）模型。該框架不僅分析了對地球健康至關重要的9個環境維度（包括氣候變化、生物多樣性、水和化學污染），還界定了人類活動應在其中進行的「安全操作空間」。

我們透過將PB框架融合到第二個框架「生命週期評估（LCA）」中，成功將其應用於投資組合設置。該工具基本上量化了在整個產品生命週期中使用或產生的原材料、能源、水和相關排放物的數量。透過應用LCA框架，我們可以沿著9個PB維度繪製公司的環境影響圖。

半導體的碳足跡

在圖1中，我們說明了如何在實踐中應用這些框架。其中，PB-LCA工具用於量化半導體設備製造商分別對9個PB維度的影響。分析表明，該公司對生物多樣性造成了巨大的負面影響，還導致高度的化學污染（由於危險廢物和水污染，可以透過現場處理措施進行管理）。除了這兩個維度，其他方面的環境影響可以忽略不計。

從該分析中得出的另一個結論是，半導體固然會對環境產生顯著影響，但影響程度小於其他許多行業。儘管該行業的排放量絕對值似乎很高，但實際僅佔全球總排放量的0.2%。IEA Global Energy Review 2021, SEMI

同樣令人鼓舞的是，業內許多公司都在努力提高自己的環保資質。大多數公司都設定了目標，譬如在未來幾年內實現100%可再生能源和淨零排放或碳中和，半導體氣候聯盟（SCC）正在努力實現到2050年整個行業達致淨零排放。https://www.semi.org/en/industry-groups/semiconductor-climate-consortium

減少足跡的一種方法是使用極紫外（UEV）光刻。這是一個將圖案轉移到矽晶圓表面的更精密的工藝，意味著比傳統UV所需的圖案化步驟更少；而這有助於降低排放量。https://www.eenewseurope.com/en/imecs-virtual-fab-models-climate-impact-of-chipmaking-processes/

另一個解決方案是優化減排，或更好地處理製造過程中產生的有害氣體和溫室氣體。半導體製造商亦在尋求透過在晶圓廠直接實施「物料回收」來減少浪費。

「碳手印」

此外，只關注晶片公司的營運並不能真實反映整個行業的環保資質。透過著眼於行業營運之外，並考慮到半導體對可持續經濟建設的積極貢獻，投資者將會得出完全不同的結論。

這就是行業「手印」概念的由來。

公司的「手印」是指其產品對其客戶的環境「足跡」產生的積極影響。當一家公司為其客戶提供的解決方案可以減少「照常營運」的足跡時，就會創造出一個「手印」。行業從業者目前將這一理念應用於「碳排放」，但我們相信，它可以更廣泛地應用於許多其他環境維度，包括水消耗和材料使用。

因此，「手印」代表積極的環境影響，愈大愈好；從理論上講，「手印」沒有限制。基於事實基準和反事實情景之間的差異，手印很難準確量化。因此，這個概念實際上永遠不會納入氣候資訊披露規則。

然而，我們已經將「手印評估」作為我們全球環境策略投資流程的重要一環。我們希望找到並擁有這樣的公司——不僅能儘量減少自身的環境「足跡」，還能提供解決方案，增加客戶和其他經濟部門的「手印」。此類公司為我們提供了大量投資機會。

我們的分析表明，半導體設備製造商的足跡與他們潛在的手印相比顯得微不足道。從生產可再生電力到提高使用效率，半導體在推動綠色轉型方面發揮著關鍵作用。

根據MSCI的分析，大約一半的半導體和設備公司的收入來自於直接促進綠色轉型的產品和服務，如太陽能發電和電動汽車。MSCI, Industry Report: Semiconductors & Semiconductor Equipment, 2022其他許多產品和服務可能間接參與其中。

影響難以量化，而且只有少數幾項研究可用，因此我們應該將任何數字視為粗略估計。 但埃森哲（Accenture）和全球電子可持續發展倡議組織（GeSI）的一項分析表明，到2030年，資訊和通信技術（ICT）解決方案可以減少12Gt全球二氧化碳排放（約為目前工業和化石燃料排放的三分之一），並促進交通、製造業、農業、建築和能源等領域的可持續經濟增長。https://smarter2030.gesi.org/downloads/Full_report.pdf

例如，在能源領域，可以透過部署能源管理系統，增加和整合可再生能源併網，以及提高電網效率等來減少排放。透過部署建築管理系統（BMS），可以使用電腦監控和調整建築物的機電設備（如供暖、通風和照明），從而令建築行業的排放減少30%至40%。

如果沒有半導體或沒有整個科技行業，這些節能減排都不可能實現。能源、建築和製造業的綜合減排潛力累計高達5.8Gt，幾乎是科技行業總足跡的5倍。WRI, IPCC, GeSI, SMARTer2020, Accenture, Pictet Asset Management 若計及農業等其他領域，節約成果會更為顯著。

從這一利好角度來看，半導體是綠色轉型的關鍵部分。對於作為脫碳必要條件的電氣化而言，這顯得尤為重要。

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