芯片产业发展与“双碳”目标，会是一场零和博弈吗？

芯片是人类工业皇冠上的明珠。

或者说，是除中国以外，人类工业皇冠上的明珠。至少到今天为止，中国人还没拥有——更准确地说，还没触碰过这颗明珠。

其实，机会本来已经有了。

2006年，《国家中长期科学和技术发展规划纲要(2006--2020年)》发布。行业有识之士以超卓的眼光和魄力，制定了跨越1个年代的发展规划。其中的“02专项”便是专门针对半导体制定，目标是在2020年左右，赶上全球第一梯队的尾巴。

这份规划纲要的大致内容，可以搜索前瞻网《一文详解中国半导体行业磨剑14载的“02专项”》查看。

从结局来看，规划内容恰当，执行得力，成果也很不错。

在期限到来之前，除了极个别项目外，绝大多数承担项目的公司都已经对外公布了喜报。

只用14年，中国半导体几乎已经扭转了过去数个世纪一步落后、步步落后的颓势，摸到了西方国家的脚后跟。只要保持这种势头，稳扎稳打，步步为营，赶上只是时间问题。

然而这时候，一座大山突然横在了身前。这座大山，就是“2030年前实现碳达峰，2060年前实现碳中和”，简称“双碳”。

半导体是超级排放大户。

根据哈佛大学调查，一台Macbook Air，制造环节碳排放占了全环节的74%，其中又有一半，集中在了最中心那块小小的芯片上。

这里已经算上了运输环节汽车尾气、你每天使用消耗电力之类杂七杂八的环节，也就是整个生命周期。

这些排放，主要来源于制造芯片过程中消耗的能源，相关数字，可能超过很多人的想象。

芯片制造环节，从晶圆的清洁开始，到旋涂光刻胶，到对准，再到曝光、后烘、显影、硬烘、蚀刻，到最后去除光刻胶，大大小小有10余个步骤。

而实际操作中，这10余个步骤，实际上会细分出数千道工序。

芯片制造是一个极为精细的过程，精细到日常谈论时，用到的单位词汇都是——纳米。

为了保证设备能实现如此精细的操作，这数千步工序，都要耗费巨大的能源，来维持超净、恒温、高温高压、真空、强电磁场等条件。

据报道，台积电的工厂要维持一种极端苛刻的无尘环境，空气经过多级过滤后，“几十个足球场那么大的工厂，比医院的手术台还要干净10万倍”。

同时，加工1块12寸晶圆，还需要消耗2200加仑(约8327升)的水，其中1500加仑(5678升)为干净程度为自来水1000倍的超纯水。

而在最核心的光刻环节中，以目前最先进的EUV光刻机为例，它使用的EUV光源波长极短，波长越短，越容易损耗。

因而，光刻机内部需要严格保持真空，哪怕是一点点空气都会吸收掉脆弱的光线;另外还要维持22℃的恒温，否则但凡出现丝毫热胀冷缩，都会导致芯片上出现巨大的误差。

即便如此，韩国SK海力士曾经透露，一道EUV光源打进去，最终只有0.02%的能量能作用在晶圆上。

在7nm制程阶段，ASML的EUV光刻机输出功率为250瓦，那么反过来推算，它的输入功率最低为1250000瓦。

根据台积电发布的企业社会责任报告书，2020年，包括台湾厂区、WaferTech、台积电(中国)、台积电(南京)、采钰公司，台积电全球能源消耗量为169.2亿度。

对这个数字，可能很多人不能直观理解。这么说吧，2020年，深圳全市的居民用电量才154.5亿度。

一家企业的用电量，已经超过了一座1756万人口超级城市的日常用电。

但在另一边，11月1日，联合国举办了第26届《联合国气候变化框架公约》会议，我国对此极端重视。

参会之前，官方接连发布了《中共中央 国务院关于完整准确全面贯彻新发展理念做好碳达峰碳中和工作的意见》《2030年前碳达峰行动方案》，也就是所谓的“1+N”。

会中，近年极为少见地，中美宣布联手，共同发布了《中美关于在21世纪20年代强化气候行动的格拉斯哥联合宣言》，明确提出“要采取积极行动加速减排”，还要建立联合行动工作组。

据媒体统计，在过去1年多时间，国家最高领导人至少20多次在重要会议上公开明确强调碳达峰、碳中和。

种种迹象表明，中国政府已经将“双碳”设置为优先级最高的议题，不容阻挡，尤其是在发达国家大多已经实现碳达峰，并以此作为政治武器，向中国施压的当下。

据前瞻整理统计，目前全球约73%的碳排放来源于能源领域，“双碳”之下，能源领域自然首当其冲。今年7月16日，全国碳排放权交易市场开市，发电行业被安排第一批试水。

这使得中国半导体产业陷入了一个尴尬的境地。

进，芯片产业的扩张势必要大口吞噬更多电力，而且作为后来者要实现追赶，代价往往比正常情况下更大，对于“双碳”这一面向未来，从最基础领域争夺规则制定权的长远布局，显然有不利影响。

退，难道扭转中国数百年产业落后颓势，一举抢占全球制高点的难得机会，说放弃就放弃了?

放心，国家是不会允许这种事情发生的。

芯片和“双碳”并非一场零和博弈。要实现减排，不一定要靠减少能源供应，不一定非要牺牲另一个事关国运的产业发展。

事实上，技术创新才是碳达峰、碳中和的核心驱动力。

首先，随着科技进步，发电不再是“排放”的同义词。将化石能源为主的供给结构调整为水、风、光等可再生能源发电，可以有效降低发电领域的碳排放。

在这一点上，中国已经尽占先机。目前中国光伏发展独步全球，截止2020年底累计装机量253833.80MW，位居全球第1，占比达全球35.88%，排名第2的美国累计装机量为73813.70MW，仅为中国的三分之一不到。

其次，在未来，电能也不再是唯一的供能方式。加快推进“蓝氢”、“绿氢”等低碳制氢技术研发，超前部署前沿制氢技术，推动生物质能、氨能等其他零碳非电能技术发展，都能有效降低发电领域的排放压力。

第三，在传统产业中，节能技术也在持续得到发展和应用。根据台积电的社会责任报告书，通过节能技术，他们从2016年到2030年的累计节电总量将达到50亿度。

当然不能忘了，除了控制二氧化碳的增加以外，直接“消灭”生物圈中的二氧化碳也是解体思路。发展CCUS(碳捕获、利用与封存)技术，增加对排放出的二氧化碳的利用，是实现“双碳”的关键，其中，又属BECCS(生物能源与碳捕获和储存)和DAC(直接空气捕集)技术的未来最为可期。

以上种种技术问题，以及芯片和“双碳”领域的其他问题，都将在12月18日的2021前瞻碳中和低碳科技产业发展峰会上得到讨论。届时，“双碳”领域多位国际院士专家将荟聚一堂，共商这场全球产业百年未有之大变局。

这是为前瞻者们搭建一个思辨与探讨的线下平台，每期聚焦碳中和大议题下的一个相关产业。邀请政府领导、行业专家、龙头企业等行业翘楚出席，站在不同视角，探讨双碳背景下技术创新、业态创新和产业创新的新发展机会，积极探索碳达峰、碳中和的实现路径以及由此带来的能源转型、技术进步、产业结构调整和国际合作巨大历史机遇，展开高质量思维赋能。

为更好地推动低碳技术进步、更好地促进中国绿色转型，前瞻产业研究院作为科技创新型智库，专项成立了「前瞻碳中和战略研究院」。

「前瞻碳中和战略研究院」将聚焦碳中和领域的政策、技术、产品等开展研究，瞄准国际科技前沿，服务国家重大战略需求，围绕“碳中和”开展有组织、有规划科研攻关，促进碳中和技术成果转化和推广应用，为企业创新找到技术突破口，为各级政府提供碳达峰、碳中和的战略路径管理咨询，帮助各大单位节能减排低碳转型提供解决方案,促进绿色低碳和高质量发展。