โรงงานชิปใช้พลังงานมากแค่ไหน บอกเลยใช้ไฟยิ่งกว่าโรงกลั่นน้ำมัน ใช้น้ำมากกว่าทั้งจังหวัดใช้!

จะว่าชิปหรือเซมิคอนดักเตอร์เป็นสิ่งสร้างสังคมมนุษย์ยุคปัจจุบันก็ไม่ผิดจากความเป็นจริงนัก

เพราะปัจจุบัน สิ่งอำนวยความสะดวกแทบทั้งหมดที่มนุษย์พึ่งพาในชีวิตต้องใช้ชิปในการให้พลังงานทั้งสิ้น ตั้งแต่ iPhone ปัญญาประดิษฐ์ และรถยนต์ ไปจนถึงระบบขีปนาวุธและจรวดไปดวงจันทร์

แต่กว่าจะสร้างชิปเหล่านี้ขึ้นมาได้ นอกจากจะมีขั้นตอนยาวเหยียดในห่วงโซ่การผลิตโลกที่กินพื้นที่ค่อนโลกแล้ว ยังใ่ช้ทรัพยากรมหาศาลและสร้างภาระต่อโลกอย่างมากด้วย

โรงกลั่นน้ำมันยังเทียบไม่ติด

แม้เป้าหมายของการผลิตชิปคือการบรรจุจำนวนทรานซิสเตอร์มากที่สุดในพื้นที่ซิลิคอนที่เล็กที่สุด คือการทำให้ชิปมีประสิทธิภาพสูงขึ้นแต่ใช้ไฟน้อยลง แต่การผลิตชิปกลับใช้ไฟฟ้ามากขึ้นตามความซับซ้อนในการผลิตที่เพิ่มขึ้น

บริษัทที่ปรึกษา McKinsey & Company เผยว่าโรงงานผลิตชิปใหญ่ ๆ ใช้ไฟฟ้าโดยเฉลี่ย 100 เมกะวัตต์ต่อชั่วโมง เทียบกับบ้าน 10,000 หลัง หรือมากกว่าที่โรงงานผลิตยานยนต์หรือโรงกลั่นน้ำมันใช้ซะอีก

โรงงานผลิตชิปขนาดใหญ่มักต้องมีโรงผลิตไฟฟ้าเพื่อให้พลังงานกับการผลิตของโรงงานแห่งนั้นเพียงอย่างเดียว

แต่ปัจจุบันยังไม่มีการพัฒนามาตรการประหยัดไฟฟ้าที่ดีพอ บางโรงงานอาจมีมิเตอร์ไฟฟ้าเพียงแค่จุดเดียวเท่านั้น ทั้ง ๆ ที่ไฟฟ้าที่ใช้อาจสูงได้ถึง 30 ล้านเหรียญต่อปี (ราว 1,057 ล้านบาท)

รายงานจาก Statista ชี้ว่าสิ่งที่กินไฟมากที่สุดในโรงงานผลิตชิปคือเครื่องจักรที่ใช้ในการผลิต เป็นสัดส่วนสูงถึง 45%

หากเทียบภาพง่าย ๆ ว่าใช้มากแค่ไหน Greenpeace บอกว่าในปี 2021 อุตสาหกรรมชิปของ Taiwan Semiconductor Manufacturing Company (TSMC) ผู้นำตลาดชิปโลกจากไต้หวันใช้ไฟสูงถึง 5% ของปริมาณการใช้ไฟฟ้าของเกาะไต้หวันรวมกัน แถมยังมีแนวโน้มจะเพิ่มขึ้นเป็น 7.2% ภายในปี 2022

ใช้น้ำมากกว่าจังหวัดทั้งจังหวัด

แต่ละปี โรงงานผลิตชิปต้องใช้น้ำจำนวนมหาศาลไปกับการหล่อเย็นเครื่องจักรที่ใช้ในการผลิตและทำความสะอาดชิป ส่วนมากเป็นน้ำที่มีความบริสุทธิ์สูง

โทนี เชน (Tony Chen) ผู้อำนวยการฝ่ายเทคนิคของ TSMC เผยว่าโรงงานหนึ่งแห่งต้องใช้น้ำมากถึง 4.7 ล้านแกลลอนต่อวัน เท่ากับประมาณ 17.8 ล้านลิตร

จำนวนนี้คือน้ำมากขนาดไหน ก็มากกว่าจำนวนการใช้น้ำทั้งจังหวัดชัยนาท บึงกาฬ ปัตตานี ยะลา สมุทรสงคราม และอีกหลายจังหวัดซะอีก

การใช้น้ำมากขนาดนี้ย่อมกระทบต่อสภาพแวดล้อมและแหล่งน้ำกินน้ำใช้ของชุมชนโดยรอบ จนถึงขั้นสร้างความไม่พอใจจากเกษตรกรในไต้หวันที่รัฐบาลขอให้ชาวนางดทำการเกษตรในช่วงหน้าแล้งและจำกัดการใช้น้ำของประชาชน เพื่อนำน้ำไปสนับสนุนโรงงานชิปเป็นหลัก

สำหรับไต้หวันแล้ว อุตสาหกรรมชิปเป็นหลักประกันความมั่นคงของประเทศที่ทำให้ได้รับความคุ้มครองจากสหรัฐอเมริกา และรอดจากเงื้อมมือจีน

ผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อม

อูดิต กุปตา (Udit Gupta) นักวิจ้ยจากมหาวิทยาลัยฮาร์วาร์ดระบุในการศึกษาที่ตีพิมพ์เมื่อปี 2020 ว่ากระบวนการผลิตชิปเป็นขั้นตอนที่ปล่อยก๊าซคาร์บอนมากกว่าขั้นตอนอื่น ๆ รวมกัน

ก๊าซที่นำมาใช้ในขั้นตอนการทำความสะอาดเครื่องมือการผลิต และแกะลวดลายบนแผ่นซิลิคอนนั้นมีอานุภาพทำร้ายโลกอย่างรุนแรง

ตัวอย่างก็คือก๊าซซัลเฟอร์เฮกซะฟลูออไรด์ (SF6) ที่ปล่อยก๊าซเรือนกระจกมากกว่าคาร์บอนไดออกไซด์ (CO2) ถึง 23,500 เท่า และสามารถคงสภาพอยู่ในชั้นบรรยากาศนานถึง 3,000 ปี

จากข้อมูลของ McKinsey พบว่าแหล่งพลังงานไฟฟ้าส่วนใหญ่ที่โรงงานผลิตชิปใช้มาจากฟอสซิลที่สร้างมลพิษเป็นอันดับ 1 ในรูปแบบการผลิตไฟฟ้าทั้งหมด

ในเรื่องขยะเองก็เป็นปัญหา โรงงาน Intel แห่งหนึ่งในเมืองโอโคทิลโล รัฐแอริโซนา สร้างขยะมากกว่า 15,000 ตันในช่วงเวลาเพียง 3 เดือนแรกของปี 2021 มากกว่าครึ่งเป็นขยะมีพิษ

หาทางแก้กันอยู่

แต่ก็ไม่ใช่ว่าเหล่าผู้ผลิตชิปยักษ์ใหญ่จะไม่รู้ไม่ชี้กับผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อมและเพื่อนมนุษย์ที่เกิดจากโรงงานเหล่านี้

ผู้นำตลาดอย่าง TSMC ก็ได้ตั้งเป้าหมายลดการปล่อยก๊าซเรือนกระจกให้เป็นศูนย์ภายในปี 2050 และยังออกมาตรการอื่นเพื่อลดการใช้น้ำและไฟฟ้าให้น้อยที่สุด

เช่นเดียวกับผู้ผลิตชิปรายอื่นอย่าง Infineon หรือ Intel ที่พยายามลดการปล่อยก๊าซเรือนกระจกหรือบางรายก็เพิ่มการใช้พลังงานสะอาดในทุกขั้นตอนการผลิตให้ใกล้เคียง 100% มากที่สุด

บำบัดน้ำเอง

ที่โรงงานของ TSMC ในรัฐแอริโซนา มีการติดตั้งระบบที่บำบัดน้ำถึง 90% ที่ใช้ในกระบวนการผลิตก่อนส่งน้ำกลับคืนสู่ระบบประปาของเมือง โดยร่วมกับผู้ให้บริการประปาของรัฐ

Mckinsey ประเมินว่าหากนำมาตรการใช้พลังงานอย่างมีประสิทธิภาพมาใช้ อย่างการควบคุมแรงดันและอุณหภูมิในการผลิตที่เหมาะสม จะสามารถลดการใช้น้ำและไฟฟ้ามากถึง 30% โดยไม่กระทบต่อคุณภาพการผลิตและความปลอดภัยของคนทำงาน

นอกจากนี้ นักคิดและวิศวกรทั่วโลกยังพยายามคิดนวัตกรรมมาเพื่อให้การผลิตชิปกระทบกับสิ่งแวดล้อมน้อยที่สุด

อย่าง Air Liquide บริษัทก๊าซที่พยายามนำก๊าซในการผลิตชิปที่ทำลายสิ่งแวดล้อมน้อยลงมาใช้ หรืออาจารย์จากมหาวิทยาลัยคอร์แนลที่เสนอการนำ Machine Learning มาใช้ควบคุมการเปิดปิดเครื่องมือเมื่อไม่ได้ใช้ เป็นการลดพลังงาน

แรงกดดันมหาศาล

นี่ยังไม่นับการที่รัฐบาลและองค์กรต่าง ๆ ที่พยายามกดดันให้ผู้ผลิตชิปลดการใช้พลังงานมาโดยตลอด

แน่นอนว่าโลกนี้ขาดชิปไม่ได้

แต่ด้วยการแข่งขันที่สูงมากในตลาดชิป และแรงกดดันจากทั่วโลกให้ลดผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อมและการบริโภคพลังงาน ก็เชื่อว่าจะมีธุรกิจที่ะพร้อมโอบรับการเปลี่ยนแปลงเพื่อพิสูจน์ว่าตัวเองทำได้ดีกว่าเจ้าอื่น

ที่มา The Guardian, การประปาส่วนภูมิภาค, Statista, Stanford, NPR, Taipei Times, McKinsey, CNBC, United Nations

พิสูจน์อักษร : สุชยา เกษจำรัส