Promjene klime predstavljaju ozbiljnu prijetnju za globalnu proizvodnju poluvodiča. Postavlja se pitanje može li industrija izdržati ovakve izazove.

Poluvodiči su osnovni elementi mikročipova. Ove tehnološke inovacije nalaze se u svemu - od žarulja i četkica za zube do automobila, vlakova i zrakoplova, kao i u brojnoj elektronici koja je postala neizostavan dio svakodnevnog života mnogih ljudi.

Proizvodnja čipova u 21. stoljeću opisana je kao "barem jednako geopolitički značajna kao što je to bio nafta u 20. stoljeću". Međutim, proizvodnja poluvodiča zahtijeva ogromne količine vode kako bi se oprema hladila i pločice s kolovodima održavale čistima, a nadolazeća klimatska kriza stavlja industriju pred velike rizike.

Unatoč ovisnosti industrije o vodi, malo je pažnje posvećeno tome kako bi promjene u okolišu mogle utjecati na nju. Izvještaji novinara i razmišljanja think tankova često zanemaruju klimu kao faktor rizika za budućnost industrije.

Međutim, globalno i regionalno postoje znakovi problema. Na primjer, Tajvan proizvodi oko 90 posto svjetskih najnaprednijih poluvodiča i od 2021. godine doživljava značajnu sušu.

Suša je toliko ozbiljna da se tajvanskim poljoprivrednicima plaća da ostave svoja polja neobrađena kako bi voda koja bi inače išla u poljoprivredu mogla biti usmjerena prema proizvodnim pogonima za poluvodiče. Tajvanski proizvodni pogoni čak su morali prevoziti vodu iz jednog sliva u drugi kako bi prevladali nedostatke.

Javno dostupni podaci o stresu na vodne resurse uzrokovanom klimatskim promjenama, zajedno s podacima o lokacijama postojećih, planiranih i najavljenih proizvodnih pogona za poluvodiče širom svijeta, ukazuju na globalne uzorke zabrinutosti za budućnost proizvodnje poluvodiča.

Prijetnje od nestašice vode u budućnosti su sve izvjesnije Bez obzira na scenarij promjene klime koji se uzima u obzir — bilo optimističan, uobičajeni poslovni tijek ili pesimističan — najmanje 40 posto svih postojećih proizvodnih pogona za poluvodiče nalazi se u slivovima koji bi do 2030. godine mogli doživjeti visok ili izuzetno visok rizik od stresa na vodne resurse.

Područja visokog rizika su ona u kojima se za sve namjene (npr. navodnjavanje, industrijska i kućanska upotreba) koristi od 40 do 80 posto ukupno dostupne obnovljive površinske i podzemne vode. Izuzetno visoka rizik područja su ona u kojima se koristi više od 80 posto ukupno dostupne obnovljive površinske i podzemne vode.

Nedavna zabrinutost vezana uz proizvodnju poluvodiča često se izražava u geopolitičkim terminima, posebno kada je riječ o međudržavnom rivalstvu, a najčešće između Kine i Sjedinjenih Američkih Država.

I Sjedinjene Američke Države i Europa najavile su velike vladine fondove za industriju proizvodnje poluvodiča, posebice za vraćanje pogona kompanija koje su desetljećima uspostavljale proizvodne kapacitete izvan tih regija. Međutim, proizvodni pogoni koji se najavljuju ili su u izgradnji u SAD-u i Europi nalaze se u regijama koje već doživljavaju značajan stres na vodne resurse.

Intel, Taiwan Semiconductor Manufacturing Company (TSMC) i Samsung grade nove pogone na jugozapadu SAD-a — regiji koja se službeno suočava s uvjetima suše od 1994. godine. Godine 2021., Ured za rekonstrukciju SAD-a prvi je put proglasio stanje nestašice za sliv rijeke Colorado.

Budući scenariji klimatskih promjena sugeriraju da će više od 40 posto svih novih proizvodnih pogona za poluvodiče najavljenih od 2021. biti u slivovima koji će vjerojatno doživjeti scenarije visokog ili izuzetno visokog rizika od stresa na vodne resurse.

Jednostavno rečeno, klimatske promjene i nestašice vode stvaraju rizike za proizvodnju poluvodiča kako na kratki tako i na dugi rok.

Stanje u industriji Proizvodni pogoni za poluvodiče predstavljaju ulaganja vrijedna više milijardi dolara. Jednostavno nije moguće preseliti pogon iz jedne lokacije na drugu ako lokalni vodeni uvjeti postanu problematični.

Koliko god zabrinjavajuća bila budućnost za sektor, rizici od stresa na vodne resurse samo su dio priče. Važnost određenih čvorišta u globalnim proizvodnim mrežama za poluvodiče predstavlja još jedan ključni faktor.

Na primjer, TSMC je općenito priznat kao svjetski lider u proizvodnji naprednih poluvodiča za kompanije poput Applea, Nvidije i Cerebrasa. Ipak, objekti u kojima TSMC proizvodi za te kompanije nalaze se samo na tri lokacije na Tajvanu. To čini globalne proizvodne mreže koje proizvode ove tehnologije prilično krhkima. Poluvodiči, posebno najnapredniji, ovise o mreži samo nekoliko objekata poput onih koje ima TSMC.

Klijenti tih objekata ne mogu lako preći na drugog dobavljača u slučaju poremećaja, tako da problemi koji se pojave u jednom objektu mogu utjecati na globalne lance opskrbe. To može utjecati na širok raspon proizvoda koji koriste poluvodiče, kao što je bilo tijekom pandemije COVID-19.

Veliki proizvođači poluvodiča poput Intela i TSMC-a tvrde da ozbiljno shvaćaju upravljanje vodama. Međutim, njihova vlastita izvješća sugeriraju da bi moglo biti problema. Unatoč ulaganjima TSMC-a u ponovnu upotrebu i recikliranje vode, kompanija predviđa da će moći osigurati samo dvije trećine dnevne potrošnje vode potrebne u njezinim objektima na Tajvanu.

Intel, s druge strane, tvrdi da postiže neto pozitivnu upotrebu vode u cijeloj svojoj proizvodnoj mreži. No, to postiže samo računajući višak vode na lokacijama u jednom dijelu svijeta naspram deficita vode u svojim objektima drugdje.

Zabrinjavajuća budućnost
Neće biti lako - niti jeftino - prevladati kronične rizike od stresa na vode za industriju poluvodiča koji proizlaze iz nadolazeće klimatske krize. Već postoje sukobi između sektora i drugih korisnika vode.

Iako pojedinačne kompanije ostvaruju impresivna poboljšanja učinkovitosti upotrebe vode, ti napori automatski ne rezultiraju sistemskim učinkovitostima u mrežama proizvodnje poluvodiča. I nikakva količina učinkovitosti nikada neće prevladati problem s vodom koja je potrebna za proizvodnju poluvodiča, a također je potrebna i drugim korisnicima.

I dalje bi bilo moguće izbjeći neke od najgorih posljedica zaključavanja budućeg stresa na vode za sektor ponovnim promišljanjem lokacije budućih objekata koji su najavljeni, ali još nisu u izgradnji.

Bez sigurnog pristupa velikim količinama vode nema poluvodiča, a bez poluvodiča nema elektronike. Klimatska kriza je glavni pokretač stresa na vode sada i u budućnosti. Može li tehnološki sektor izdržati? To tek treba vidjeti.

Josh Lepawsky
Redoviti profesor geografije, Memorial University of Newfoundland