Cơ hội khởi nghiệp sáng tạo

Chip bán dẫn đã thâm nhập vào hầu khắp các thiết bị phổ biến trong đời sống hiện đại nhiều tới mức thiếu vắng chúng, sự phát triển của mọi công nghệ sẽ dừng hoạt động. Chất bán dẫn là động lực dẫn dắt của nhiều ngành công nghiệp. Các loại chip này được sử dụng trong hầu hết các thiết bị ở xung quanh chúng ta.

Rất nhiều báo cáo đã đề cập tới vấn đề chất phát thải trong ngành công nghiệp chất bán dẫn đã ảnh hưởng ở mức độ nhất định tới hệ sinh thái toàn cầu. Trên thực tế, một lượng khổng lồ chất phát thải đã được hình thành từ hoạt động sản xuất chất bán dẫn. Nhiều chuyên gia môi trường lo ngại rằng, tình hình sẽ trở nên tồi tệ hơn nếu chúng ta không có những hành động khẩn cấp.

Theo các tính toán, một cơ sở sản xuất chất bán dẫn cho tấm wafer 6-inch không chỉ sử dụng tới 240.000 kilowatt giờ điện năng mà còn khoảng 7.750m³ nước mỗi ngày. Tình trạng ô nhiễm ở các khu vực xung quanh cơ sở sản xuất cũng là một vấn đề. Người ta đã phát hiện tình trạng nước sạch bị nhiễm chất trichloroethylene (C₂HCI₃), freon (chất làm lạnh) và các độc tố thường được sử dụng trong ngành công nghiệp bán dẫn.

Một mối quan ngại khác là số phận của những hệ thống điện tử bị loại bỏ, như máy tính, điện thoại di động, tivi chứa các thiết bị bán dẫn. Khi các chất bán dẫn được sử dụng ngày càng nhiều hơn trên thế giới, mối đe dọa môi trường cũng ngày một gia tăng.

Nếu xem xét tính chất phức tạp của các phương pháp cần thiết cho việc tái chế nhựa tổng hợp, chúng ta có thể hình dung được nhiệm vụ vô cùng khó khăn để thiết kế công nghệ tái chế chất bán dẫn. 

Chúng được làm từ một vật liệu hỗn hợp, từ nhựa cho tới các loại hợp kim và chứa những hóa chất mang độc tố. Mỗi phần của chất bán dẫn lại cần có những quy trình tái chế khác nhau, đòi hỏi một cơ sở hạ tầng cho các dây chuyền tái chế phức tạp để đạt đủ vòng tuần hoàn.

Do đó, rất nhiều câu hỏi đã được đặt ra để giải quyết thách thức to lớn này. Thực tế cũng đặt ra các cơ hội cho các sáng tạo khởi đầu trong ngành công nghiệp chất bán dẫn.

Thế hệ của các loại chip “xanh”

Có thể nhìn thấy trước, bước quan trọng đầu tiên để cải thiện cơ hội tái chế chất bán dẫn cho tới vòng đời cuối sản phẩm là phải bắt đầu từ giai đoạn thiết kế và sản xuất. Đó là trách nhiệm của các nhà nghiên cứu trong việc phát triển và sản xuất những sản phẩm như vậy với tính chất vòng đời và tiềm năng tái chế. 

Từ việc sử dụng các vật liệu mới lạ để giảm thiểu những hóa chất độc hại có liên quan, các nhà sản xuất có thể tạo ra các chất bán dẫn tái chế dễ dàng hơn, rẻ hơn và an toàn hơn, để thiết đặt những tiêu chuẩn bền vững cho ngành công nghiệp.

Có một cách là các nhà nghiên cứu đã bắt đầu thiết kế khả năng tái chế chất bán dẫn trong tương lai bằng cách giới thiệu những vật liệu thay thế bền vững, hoặc không độc hại như chất cản quang theo cấu trúc chitosan và nước không độc hại. 

Trong khi các lựa chọn “xanh hơn” này chưa thể cạnh tranh với những phương pháp truyền thống thì nó cũng tạo ra một cơ hội đầy hứng thú cho các thiết kế và bằng sáng chế mới lạ trong tương lai.

Hiện tái chế chất bán dẫn vẫn chưa được đặt ra như một thông lệ. Chính điều này tạo ra dư địa lớn cho hoạt động sáng tạo trong ngành công nghiệp này, trước khi trở thành những tiêu chuẩn sản xuất. 

Nhìn nhận rộng về hành lang pháp lý toàn cầu, đã có những công cụ như Đạo luật chip châu Âu, bắt đầu tập trung vào việc bắt buộc thực thi sản xuất chất bán dẫn bền vững và khuyến khích tái chế. Trong bối cảnh này, ngành công nghiệp chất bán dẫn cần có những động thái nhanh chóng để tạo ra cơ sở hạ tầng cần thiết nhằm đáp ứng các chuẩn mực nói trên.

Nhiều chuyên gia cho rằng trong định hướng này, có 2 cách tiếp cận quan trọng. Đầu tiên, ngành công nghiệp chất bán dẫn cần phải tạo ra những công nghệ mới và bền vững, cũng như các công đoạn chiết suất và tái chế chất bán dẫn. Các quy trình sản xuất hiện nay thường sử dụng quá nhiều năng lượng, gây ô nhiễm và có liên quan tới thói quen thâm dụng lao động.

Thứ hai, cần khuyến khích áp dụng trên quy mô lớn bất kỳ những công nghệ tái chế nào xuất hiện, cũng như các cơ sở hạ tầng cần thiết cần đưa vào sử dụng để thu gom các chất bán dẫn đã qua sử dụng và đưa tới những cơ sở có thể tái chế được. 

Với các hãng sản xuất chất bán dẫn, đây là cơ hội để giới thiệu quy trình khép kín về việc mua lại sản phẩm của họ, hoặc chương trình thu gom cho phép tách trở lại các vật liệu từ sản phẩm chất bán dẫn cũ để sử dụng cho sản phẩm mới.

Nhiều tập đoàn trong khu vực chất bán dẫn đã tập trung nỗ lực giới thiệu các quy trình sản xuất bền vững ở bất cứ nơi nào có thể. Từ các sản phẩm khay bán dẫn được tái chế của Samsung cho tới kế hoạch của Infineon Technologies - nhà sản xuất chất bán dẫn lớn nhất của Đức - nhằm giảm phát thải khí nhà kính ở mức 70% vào năm 2025.

Rất nhiều “gã khổng lồ” trong ngành công nghiệp này đang hứa hẹn tạo ra một cuộc cách mạng xanh và đặt ra những mục tiêu nghiêm ngặt cho chính họ nhằm cải thiện tính bền vững của sản phẩm chất bán dẫn. 

Các nhà sản xuất cũng cần các sáng kiến tái chế để thu hút sự ủng hộ từ những người tiêu dùng có ý thức về môi trường sinh thái, đồng thời tuân thủ các quy định chặt chẽ chưa từng có ở quy mô toàn cầu./.