意法半導體持續推動綠色低碳之目標

碳達峰、碳中和已經成為全球關注的話題。半導體技術的發展是打造綠色低碳社會的重要動力。同時，半導體產業亦積極邁向綠化與低碳化，是碳中和策略目標的積極實踐者。意法半導體副總裁暨企業永續發展主管Jean-Louis CHAMPSEIX針對半導體產業如何能為「綠色低碳」目標作出貢獻分享了看法。

問：晶片技術（如5G、邊緣運算、功率半導體等）可以從哪些層面推動社會經濟的綠化和低碳化發展？意法半導體在低碳綠色發展中的焦點是什麼？

Jean-Louis CHAMPSEIX：ST研發產品的目的是創造一個永續發展的世界，採用永續發展的方式進行研發活動。我們認為，在幫助世界解決環境社會挑戰中，技術可以發揮關鍵作用。因此，我們看好「負責任產品」的開發前景，因為，這些產品可以提升人們的生活品質或使用者體驗，同時最大限度地降低環境影響。

早在上個世紀九十年代初，意法半導體就將永續發展定為公司發展的指導原則。今天，永續發展已融入公司業務的各層面，我們能提出創新的解決方案，幫助世界解決社會環境難題和挑戰。例如，2011年ST啟動了「永續技術」計畫，在全球落實新產品開發必須考量到的永續設計原則。這個計畫為公司、客戶和整個社會創造了價值。永續技術計畫是ST獨有的半導體產品生命週期評估（Life Cycle Assessment；LCA）方式。這個評估方式已融入產品技術開發流程，並且貫穿產品的整個生命週期。例如，LCA從溫室氣體（GHG）排放、用水量和水體富營養化等層面評估產品。

一般而言，轉換效率更佳的功率元件（則耗能較低），這對於經濟邁入低碳轉型會有很大的幫助，其影響涵蓋了移動性，包括混動汽車、電動汽車；還有基礎建設，例如低功耗、更高效率的射頻訊號傳輸；以及在所有使用功率元件的應用中。而且，功率轉換效率對廣推動太陽能和電池供電等新能源應用至關重要。推動轉型至5G和其他低延遲、高傳輸量通訊系統來支援遠端會議／活動，還可減少搭乘汽車和飛機等交通工具外出。

意法半導體多年來致力專注電動汽車、電源與能源，以及物聯網與連接，這些產品技術有助於智慧城市、智慧建築和智慧工業發展。我們的努力包括促進再生能源和智慧電網應用，並善加利用再生能源和智慧電網。這些是主要成長的驅動力，讓我們能夠在整個市場週期中保持業績穩定成長。

問：寬能隙半導體通常被認為具有節能省電的優勢。在社會整體宣導低碳綠色發展下，對其前景如何預期？公司是否有投入寬能隙半導體的計畫？

Jean-Louis CHAMPSEIX：意法半導體提供各種功率半導體產品，包括高效能矽元件和最新的寬能隙技術，以滿足再生能源應用對高效能的需求。ST產品組合之核心是用碳化矽代替矽，並善用新型寬能隙半導體的創新特性。這些半導體元件可以實現矽半導體無法達到的效能。 事實上，25年來，意法半導體一直走在SiC技術發展的前端。相較於過去的矽基技術，意法半導體的寬能隙元件可以將開關損耗減半，並最大限度地減少能源浪費。損耗降低等於熱量減少、散熱器變小，甚至不用散熱器。因此，碳化矽還降低了最終產品的大小和重量，進一步將降低約50%的安裝成本。

與矽基功率元件相比，具有開創性的寬能隙半導體開關速度更快，可取得更高的轉換效能，同時處理更大的電流和電壓。因此，在太陽能電池板中，寬能隙元件支援更多太陽能電池和更高的功率，有效提升太陽能板的成本優勢。

以前，太陽能電池板的控制器與其餘元件必須分開安裝，現在可以一起安裝在電池板內。如此一來就能提升可靠性和效能，同時也降低了價格。隨著低碳行動不斷展開，市場對再生能源及其配套基礎建設的需求日益提升。在這一持續的轉型中，半導體產業正在證明半導體對新興潔淨能源經濟發展的重要性，正在激發開發者的創新力，開發安全、可擴充，並且可靠的能源解決方案。

經過幾年的碳化矽技術研發，意法半導體在2004年推出了首個SiC二極體，2009年接著推出SiC MOSFET電晶體，並於 2014 年開始量產。今天，意法半導體以豐富的中高壓SiC功率產品聞名業界。意法半導體積極擴大產能，開發出完整、可靠、穩定的SiC供應鏈，滿足不斷成長的市場需求，並透過延長產品壽命計畫確保產品供應的連續性。

意法半導體依照最高標準製造SiC產品，以提升電動汽車、太陽能逆變器、儲能、工業馬達和電源的可靠效能和效能。我們的技術超越了工業和汽車應用標準，並有望進軍要求更高的航太應用。透過在碳化矽技術領域深耕多年的經驗，我們能夠為工業和汽車應用提供產業領先的碳化矽MOSFET和碳化矽二極體。額定電壓達到650V或1200V，具體取決於型號，這些元件將高壓電力定位目標應用，可承受現今市面上最高之200ºC結溫。然而，開發這些改變產業的元件遠非一帆風順。

碳化矽的帶隙是矽的兩倍甚至三倍，因為電子需要三倍的能量才能到達傳導帶，這意味著SiC元件可以承受更高的電壓和電場。

因此，相較於矽基解決方案，SiC元件的擊穿電壓高出許多，而導通電阻則低得多。SiC可以降低電動汽車電驅逆變器的整體大小。除了尺寸更小外，碳化矽MOSFET還整合了一個非常快的續流二極體。而矽IGBT的尺寸更大，還需要在PCB上安裝一個外部二極體。整體而言，SiC可使電驅逆變器的尺寸減小約70%，這會引發如滾雪球一般的連鎖反應，功率半導體縮小80%，冷卻系統和被動元件也隨之縮小80%。

SiC還減少電動汽車的車載充電器，以及電池管理解決方案的尺寸。高功率配置的SiC可以整合到DC-DC轉換器和配電單元內。這種卓越的四合一解決方案如今已出現在商用電動汽車上，不久將在經濟型電動汽車上普及。整體上，SiC的耗散功率比矽技術低了75%。

簡而言之，碳化矽在汽車應用中具有許多優勢：減輕車重、增加續航里程（使用碳化矽後續航>600公里）；因為碳化矽充電站將功率處理能力提升一倍（SiC快充：350 Kw），所以，可以縮短充電時間（從16分鐘減少到7分鐘）。

問：當前晶片產業進入衰退週期。如以中國為例，當地推動低碳綠色發展，能否有助於拉動產業走出低谷？ 

Jean-Louis CHAMPSEIX：這是肯定的。中國的綠色發展與意法半導體協助晶片廠商提供低碳解決方案的努力產生了共鳴。其中，通過建構起汽車電動化及相關的配套基礎建設，意法半導體幫助世界從傳統燃油車朝向更智慧、更環保的出行解決方案而轉變。意法半導體的汽車電動化解決方案使車商能夠製造出更好、價格更平易近人的電動汽車，使駕駛者能夠降低空氣污染，減緩全球氣候變化。

支援低碳的第二個主要驅動力與能源相關，特別是再生能源。我們協助世界朝向更綠色的能源轉型，利用碳化矽（SiC）和氮化鎵（GaN）等寬能隙半導體技術開發大功率、高效能的功率元件，降低太陽能電池板、風力發電機和智慧電網中的能量轉換損耗。

而在中國，空氣品質和能源管理也是的一個重要課題。ST的產品可以監測、優化和淨化汽車和工業引擎的氣體排放、測量城市空氣污染，以及淨化家庭空氣。我們還在家庭、城市和工業能源領域提供各種耗能監控產品。

問：近年來，愈來愈多晶片製造商致力綠色發展，例如在製造過程使用綠能與節能、減少企業資料中心的耗能等。半導體產業在綠色和低碳發展中有多大的潛力？ST有什麼計畫？

Jean-Louis CHAMPSEIX：整個半導體產業長期以來一直致力於儘可能減少，特別是製造過程造成的環境影響。半導體產業減碳行動主要涉及兩個層面：使用全氟化氣體（PFC）而造成的直接排放，以及消耗能源（主要是電力）所引起的間接排放（GHG protocol Scope 2）。

在這兩個領域，意法半導體長期以來一直是先行者。自1994 年以來，我們一直在積極因應這些挑戰。具體來說，我們在所有前段製程工廠安裝了廢氣減排系統以儘可能降低PFC排放。意法半導體的努力獲得業界同行的認同，在世界半導體理事會帶領PFC減排工作小組的工作已經超過15 年。

我們還為半導體產業開創了使用再生電力的道路，逐年提升使用經過認證之綠色電力的比重。2022年，我們所用的電量中有62%來自再生能源。我們承諾到2027年達到碳中和，並有望在2025年的電力需求中有80%使用再生能源，目標在2027年達到100%的目標，這是我們碳中和承諾的其中一個元素。我們認為，全部行動計畫可以消除所有可能的排放，並將使用其他方式抵消其餘的排放。意法半導體將在2027年實現碳中和，以證明我們是永續發展領導者的訴求。