從去年9月中國(guó)在聯(lián)合國(guó)大會(huì)上明確提出碳達(dá)峰、碳中和目標(biāo)，至今年全國(guó)兩會(huì)“雙碳”目標(biāo)被寫(xiě)入政府工作報(bào)告，碳中和的熱度就一直不減。當(dāng)前，人口和社會(huì)變遷、氣候變化和資源稀缺、城市化以及數(shù)字化轉(zhuǎn)型等全球宏觀趨勢(shì)的發(fā)展給人類(lèi)社會(huì)帶來(lái)了挑戰(zhàn)，也凸顯了半導(dǎo)體在生活中日益提升的重要性。而半導(dǎo)體企業(yè)作為用電用水大戶，如何在這碳中和的趨勢(shì)中，發(fā)揮自己的作用也備受行業(yè)關(guān)注。
作為全球十大半導(dǎo)體公司之一，以及汽車(chē)電子、功率半導(dǎo)體以及安全I(xiàn)C領(lǐng)域排名第一的英飛凌，在2020年制定了“有約束力的減排目標(biāo)”，英飛凌也成為第一家承諾實(shí)現(xiàn)“碳中和”的半導(dǎo)體企業(yè)。其目標(biāo)是到2025年，把二氧化碳排放量較2019年降低70%；到2030年實(shí)現(xiàn)碳中和。
實(shí)現(xiàn)碳中和，英飛凌信心十足
據(jù)英飛凌科技副總裁、英飛凌無(wú)錫制造、研發(fā)、測(cè)試技術(shù)和創(chuàng)新部負(fù)責(zé)人范永新介紹，“氣侯變化”是一項(xiàng)全球性的挑戰(zhàn)，需要整個(gè)社會(huì)所有的利益相關(guān)方采取一致行動(dòng)，共同應(yīng)對(duì)。英飛凌把“讓生活更加便利、安全和環(huán)保”作為使命，這不單單是一句口號(hào)，我們將其落實(shí)到了企業(yè)日常的運(yùn)營(yíng)當(dāng)中。
如何實(shí)現(xiàn)碳中和這樣的目標(biāo)呢？具體來(lái)講，在踐行碳中和方面，英飛凌有五大戰(zhàn)略舉措：1）通過(guò)廢氣凈化，延續(xù)并完善減少溫室氣體排放的自愿措施，2）不斷提高能源效率，并在制造領(lǐng)域采用最現(xiàn)代化的工藝技術(shù)，3）中期過(guò)渡到使用具有來(lái)源保證的100%綠色電力，4）通過(guò)擴(kuò)建工廠的充電基礎(chǔ)設(shè)施來(lái)推廣電動(dòng)汽車(chē)，5）對(duì)于無(wú)法完全避免的排放，以高質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)購(gòu)買(mǎi)碳排放證書(shū)，支持具有生態(tài)和社會(huì)效益的項(xiàng)目等。
有這樣的實(shí)現(xiàn)碳中和的信心其實(shí)也是源于英飛凌歷來(lái)的良好節(jié)能減排記錄，例如：在生產(chǎn)過(guò)程中，英飛凌的資源利用效率遠(yuǎn)高于半導(dǎo)體行業(yè)的全球平均水平；在生產(chǎn)晶圓方面，英飛凌生產(chǎn)每平方厘米晶圓的耗電量比全球平均水平要低約47%，耗水量比全球平均水平要低約29%，產(chǎn)生的廢棄物比全球平均水平要低約56%。
“正是過(guò)去所取得的好成績(jī)以及英飛凌的先進(jìn)技術(shù)，給了我們充分的信心，去實(shí)現(xiàn)碳中和目標(biāo)。我們認(rèn)為英飛凌自身的創(chuàng)新產(chǎn)品和解決方案，能夠助力實(shí)現(xiàn)高效的能源鏈，從而幫助整個(gè)社會(huì)進(jìn)行節(jié)能減排，應(yīng)對(duì)氣候變化和能源稀缺的挑戰(zhàn)。”范永新講到。
在電力全產(chǎn)業(yè)鏈中，英飛凌的功率半導(dǎo)體扮演著非常重要的角色。從發(fā)電、輸配電、儲(chǔ)能到能源的使用，英飛凌是能夠?yàn)槿a(chǎn)業(yè)鏈提供高能效解決方案的領(lǐng)先半導(dǎo)體公司。
在能源的生成和儲(chǔ)能方面，英飛凌有EasyPACK 1B/2B IGBT功率模塊和SSO8功率器件，主要應(yīng)用于太陽(yáng)能發(fā)電、儲(chǔ)能和快速充電等領(lǐng)域。EasyPACK 1B/2B模塊效率更高、功率密度更大、尺寸更小且系統(tǒng)成本更低，能夠助力實(shí)現(xiàn)靈活的電網(wǎng)設(shè)計(jì)。同時(shí)，它還能夠提升將太陽(yáng)能轉(zhuǎn)換為電能的效率，改善電池用電效率，確保電網(wǎng)穩(wěn)定。
在能源使用層面，英飛凌的EasyPACK 1B/2B、1A/2A產(chǎn)品等IGBT功率模塊以及分立器件產(chǎn)品，能夠減少能源轉(zhuǎn)換和分配過(guò)程中的損耗，讓能源高效而廣泛地應(yīng)用于工業(yè)驅(qū)動(dòng)、數(shù)據(jù)中心、汽車(chē)、智能樓宇等眾多領(lǐng)域。
目前EasyPACK 1B/2B模塊已經(jīng)在英飛凌無(wú)錫工廠投入量產(chǎn)而且產(chǎn)能還在不斷擴(kuò)大當(dāng)中。EasyPACK 1A/2A模塊也已做好量產(chǎn)準(zhǔn)備。
同時(shí)，英飛凌還正在引進(jìn)用于電動(dòng)汽車(chē)的HybridPACKTM雙面冷卻IGBT模塊，這個(gè)IGBT模塊能夠把電池的直流電轉(zhuǎn)換為驅(qū)動(dòng)電機(jī)的交流電，并且能夠?qū)⒅苿?dòng)產(chǎn)生的交流電轉(zhuǎn)換成為電池充電的直流電，并且當(dāng)中的損耗很低，從而有助于提高電動(dòng)車(chē)輛的續(xù)航里程。
踐行碳中和的戰(zhàn)略，英飛凌將在原材料的采購(gòu)、芯片封裝測(cè)試、芯片的包裝和運(yùn)輸、芯片的使用等產(chǎn)品生命周期的各個(gè)環(huán)節(jié)，跟所有的利益相關(guān)方一起努力構(gòu)建綠色循環(huán)鏈。
無(wú)錫工廠正走在綠色工廠之路上
首先要說(shuō)明一點(diǎn)的是，英飛凌的工廠分“前道”工廠跟“后道”工廠，其中，有約1/3是前道工廠，前道工廠做晶圓制造的，剩余的是后道工廠，這些工廠遍布全球。英飛凌無(wú)錫工廠就是后道工廠。
值得一提的是，無(wú)錫工廠是英飛凌在大中華區(qū)最大的制造基地，該工廠成立于1995年，主要生產(chǎn)分立器件、智能卡芯片、功率半導(dǎo)體。目前員工數(shù)超過(guò)1300人，英飛凌也正在把無(wú)錫工廠打造成英飛凌全球最大的IGBT制造中心之一。
由于半導(dǎo)體制造恒溫、恒濕、無(wú)塵的特殊環(huán)境要求，以及關(guān)鍵制造工藝的電力要求，英飛凌無(wú)錫工廠的碳排放主要來(lái)源于電力消耗。從基于世界能源研究所溫室氣體核算體系得出的2020年碳足跡分析來(lái)看，英飛凌無(wú)錫工廠因電力消耗所產(chǎn)生的碳排放占比達(dá)到了97%。電力消耗中有相當(dāng)大的一部分是用在動(dòng)力設(shè)備、空調(diào)等等方面。
在走向綠色工廠的道路上，英飛凌無(wú)錫工廠主要聚焦覆蓋產(chǎn)品周期的五大重點(diǎn)領(lǐng)域，包括：1）低碳制造設(shè)計(jì)。主要體現(xiàn)在使用低碳材料，并提高材料使用效率；持續(xù)改進(jìn)工藝設(shè)計(jì)；開(kāi)發(fā)智能制造技術(shù)、提高設(shè)備利用率；還有就是利用本土的生產(chǎn)材料和設(shè)備，減少設(shè)備、材料從供應(yīng)商到無(wú)錫工廠之間運(yùn)輸所消耗的能源。2）提高能源效率。英飛凌無(wú)錫成立于1995年，在發(fā)展過(guò)程當(dāng)中不斷運(yùn)用能源合同管理模式，采用先進(jìn)的節(jié)能技術(shù)和產(chǎn)品對(duì)制冷系統(tǒng)、空壓系統(tǒng)、加熱系統(tǒng)、照明系統(tǒng)進(jìn)行能源改造，一方面能夠保持工廠順利運(yùn)營(yíng)，另一方面也大幅度提高了能源利用效率。此外，英飛凌無(wú)錫也運(yùn)用了神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，進(jìn)行智能的能源監(jiān)測(cè)。3）減少直接排放。比如，使用清潔無(wú)氟制冷材料，采用電動(dòng)叉車(chē)，甚至公司的班車(chē)也采用新能源大巴等。4）資源循環(huán)利用。比如，將廢熱循環(huán)利用于空氣處理、水處理等系統(tǒng)；包裝材料循環(huán)利用；生產(chǎn)的廢棄物循環(huán)利用等。5）使用清潔能源。在這方面，無(wú)錫工廠的舉措包括建立分布式屋頂和停車(chē)棚光伏發(fā)電系統(tǒng)，采用綠色電力等。
據(jù)范永新的介紹，無(wú)錫工廠的布局都是樓宇式的，所以相對(duì)可用的面積不多，但在所有可用區(qū)域全部裝了光伏發(fā)電系統(tǒng)，到目前為止，有28%的辦公用電是由光伏驅(qū)動(dòng)的。未來(lái)英飛凌無(wú)錫還將繼續(xù)努力、開(kāi)發(fā)新的節(jié)能方式。其實(shí)無(wú)錫工廠早在2015年已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了碳達(dá)峰，2020年碳排放較2015年減少了27%。并且工廠實(shí)現(xiàn)了100%循環(huán)利用包裝材料、 100%使用廢熱循環(huán)加熱水處理系統(tǒng)、在可用區(qū)域100%安裝光伏發(fā)電系統(tǒng)。根據(jù)2021年中國(guó)船級(jí)社質(zhì)量評(píng)估機(jī)構(gòu)數(shù)據(jù)，英飛凌無(wú)錫工廠的綠色績(jī)效處于半導(dǎo)體行業(yè)的前5%。接下來(lái)，英飛凌無(wú)錫的目標(biāo)是希望能夠跟隨總部的決策，在2025年實(shí)現(xiàn)碳排放較2019年減少70%，并且在2030年達(dá)到碳中和。
英飛凌無(wú)錫工廠
工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)和智能工廠是英飛凌物聯(lián)網(wǎng)戰(zhàn)略的重要組成部分。同時(shí)，英飛凌是“德國(guó)工業(yè)4.0”執(zhí)行和指導(dǎo)委員會(huì)初創(chuàng)成員，而且也加入了工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)聯(lián)盟（IIC）和德國(guó)“工業(yè)4.0”平臺(tái)，在“工業(yè)4.0”相關(guān)規(guī)則和標(biāo)準(zhǔn)的制定中發(fā)揮著非常關(guān)鍵的作用。同時(shí)，英飛凌也在研制工業(yè)4.0所需要的核心器件和領(lǐng)先的半導(dǎo)體解決方案。
2013年起，英飛凌無(wú)錫通過(guò)自主研發(fā)的制造執(zhí)行系統(tǒng)（MES），實(shí)現(xiàn)了制造的自動(dòng)化和智能化，顯著提升了運(yùn)營(yíng)績(jī)效。該系統(tǒng)能夠?qū)θ藛T、機(jī)器、材料、流程和方法、環(huán)境設(shè)施等五大關(guān)鍵生產(chǎn)要素進(jìn)行智能控制，利用無(wú)紙化、數(shù)據(jù)分析及智能決策系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了工廠自動(dòng)化和智能化，從而降低成本，提升速度和質(zhì)量。例如，英飛凌無(wú)錫將生產(chǎn)周期縮短了50%；在沒(méi)有額外投資新設(shè)備的情況下，生產(chǎn)效率提升了11%；實(shí)現(xiàn)了制造因素和產(chǎn)品工藝參數(shù)100%可追溯；自動(dòng)化程度達(dá)到了80%；基于MES之上的系統(tǒng)，使得制程和人為錯(cuò)誤降低了50%。在MES系統(tǒng)之上， 英飛凌無(wú)錫還有“缺陷探測(cè)和管理系統(tǒng)”。
展望未來(lái)，英飛凌提出了無(wú)錫工業(yè)4.0藍(lán)圖。主要包括4個(gè)方面：1）集成化、數(shù)字化敏捷的生產(chǎn)和制造系統(tǒng)。這里面主要是基于MES系統(tǒng)對(duì)“人機(jī)料法環(huán)”的管控。2）利用大數(shù)據(jù)分析對(duì)質(zhì)量的自動(dòng)異常檢測(cè)、預(yù)測(cè)。3）生產(chǎn)智能化和自動(dòng)化。我們希望工程師的生活、所有辦公人員的生活也實(shí)現(xiàn)數(shù)字化，那就是實(shí)現(xiàn)高效自我管理的數(shù)字化工作和生活。4）希望能夠?qū)崿F(xiàn)優(yōu)化集成的材料處理。
提到“工業(yè)4.0”，其實(shí)就是要萬(wàn)物互聯(lián)。怎么能夠防止甚至減少聯(lián)網(wǎng)之后的風(fēng)險(xiǎn)呢？英飛凌無(wú)錫的安全解決方案至關(guān)重要，無(wú)錫工廠致力于保障互聯(lián)世界的安全，它生產(chǎn)的智能卡芯片應(yīng)用領(lǐng)域十分廣泛，包括：支付、娛樂(lè)、政府身份識(shí)別、個(gè)人識(shí)別、物品識(shí)別、通訊聯(lián)系等等。
除此之外，英飛凌致力于追求零缺陷，2020年，英飛凌無(wú)錫每生產(chǎn)十億個(gè)器件的缺陷數(shù)量不足3個(gè)，這可以說(shuō)樹(shù)立了全球半導(dǎo)體的質(zhì)量標(biāo)桿。無(wú)錫工廠是如何實(shí)現(xiàn)零缺陷的呢？這是由于無(wú)錫工廠打造了“卓越質(zhì)量3-2-1”管理模式。一個(gè)核心，即卓越質(zhì)量；兩個(gè)支柱，指的是持續(xù)穩(wěn)定和精進(jìn)創(chuàng)新；三個(gè)基石，也就是系統(tǒng)和工具、組織、人才。“縱有遲疑處，堅(jiān)持質(zhì)量先”。不論是在無(wú)塵室、實(shí)驗(yàn)室還是辦公室，英飛凌的“零缺陷”理念無(wú)處不在。
結(jié)語(yǔ)
在碳中和的道路上，英飛凌正在以實(shí)際行動(dòng)走在行業(yè)的前列。通過(guò)構(gòu)建無(wú)錫綠色智能工廠，自主開(kāi)發(fā)工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，驅(qū)動(dòng)卓越運(yùn)營(yíng)，引領(lǐng)數(shù)字化轉(zhuǎn)型，英飛凌無(wú)錫工廠正成為后道運(yùn)營(yíng)的行業(yè)標(biāo)桿。
