Současný vývoj je pro obor výroby elektroniky dvousečný. Jsou tu skvělé vyhlídky na to, jak poroste poptávka – nositelná elektronika, IoT, automotive, smart technologie pro veřejný sektor – všechny tyto obory čeká trvalý růst. Z druhé strany je zde růst cen energií, materiálů i znatelný odklon veřejnosti i politické reprezentace od technologií, které vykazují vysokou ekologickou a emisní zátěž. Podle různých zdrojů elektronický průmysl produkuje 4 % celosvětových emisí skleníkových plynů a to není málo. Je tedy jasné, že vyžaduje podstatné inovace, aby se snížila jeho ekologická stopa.

Kromě samotné věcné stránky přínosu pro životní prostředí není možné podceňovat ani faktor environmentalismu v politickém a společenském kontextu. Již řadu let je to vidět na příkladu velkých výrobců spotřební elektroniky, kteří do zelených inovací pumpují peníze proto, aby byli kladně hodnoceni spotřebiteli i zaměstnanci. Kromě toho vlády i EU vypisují štědré programy na podobné projekty a firmy, které se zapojí získávají nejen technologický, ale také imageový náskok před ostatními, kteří se přizpůsobují až vynuceným legislativním změnám.

Kde může technologie pomoci?

S celosvětovým růstem cen energií se stávají atraktivnější nízké teploty a rychlé metody zpracování plošných spojů. Aditivní výroba podstatně snižuje odpad tiskem materiálu pouze tam, kde je to potřeba. To šetří výrobcům náklady a emise spojené s přebytečnými materiály a leptáním, které jsou vyžadovány v tradiční subtraktivní výrobě. Například přechod na aditivní metody výroby PCB může snížit spotřebu vody až o 95 % – výsledek, který by tomuto sektoru mohl ušetřit stovky milionů litrů vody ročně.

Analýza společnosti IDTechEx očekává, že aditivní výroba bude zvláště významná pro flexibilní desky plošných spojů, kde je významný odklon od laminátových substrátů. U ohebných plastů i papíru je jasné, že postupy výroby musí omezit teplotní namáhání i namáčení, které by materiál degradovaly. Nízkoteplotní zpracování je nezbytné také pro substráty jako je PET, vzhledem k tomu, že tyto mají relativně nízké tepelné tolerance.

Očekává se, že aditivní výroba získá na síle v rámci vývoje flexibilních PCB. Zdroj: IDTechEx

Pobídky pro udržitelnou výrobu elektroniky

Nejen výrobek, ale i proces výroby

Udržitelná výroba elektroniky představuje mnoho příležitostí, jak být efektivnější, snížit množství odpadu a zlepšit nákladovou efektivitu. Udržitelnou výrobu usnadní umělá inteligence a IoT. Využití inteligentních digitálních výrobních metod k automatizaci procesů a senzorové technologie k detekci úniků a nesprávného použití materiálu může výrobcům pomoci minimalizovat odpad a snížit nadměrné náklady.

Digitalizace je stále populárnější a mnoho známých značek přijímá podobná opatření. Na konci roku 2021 Apple oznámil, že se připojil k Sustainable Semiconductor Technologies and Systems (SSTS) – programu vytvořenému belgickým výzkumným institutem imec s cílem snížit dopad výroby polovodičů na životní prostředí. Program SSTS společnosti Imec má za cíl zlepšit udržitelnost používáním digitálních řešení k identifikaci zlepšení ve 3 klíčových oblastech: spotřeba energie, emise skleníkových plynů a spotřeba vody. Mnoho dalších známých společností, včetně Microsoftu, Amazonu a ASML, je známo, že využívá digitální analýzu společnosti imec.

Pomůže i výroba v EU

Poslední tři roky ukázaly, jak křehký je elektronický průmysl v hodnotě mnoha miliard dolarů. Globální nedostatek čipů je jasným příkladem škodlivých důsledků narušení dodavatelského řetězce. I když nemusí být možné ochránit dodavatelské řetězce proti všem eventualitám, existují opatření, která pomohou minimalizaci rizika a snížení emisí. Část řešení nabízí snížení závislosti na asijsko-pacifickém regionu, který v současnosti dominuje výrobě elektroniky. To má širokou politickou podporu, podloženou stovkami miliard dolarů, jak je uvedeno v americkém zákoně CHIPS & Science Act i v Evropském zákoně o čipech.

Přístup k obnovitelným zdrojům energie se stále více stává hlavním faktorem, protože společnosti budují nová výrobní zařízení. Samsung již dosáhl 100% obnovitelné energie pro všechny své závody v USA a Číně, přičemž další známé společnosti následují. Najdeme mezi nimi Apple, IBM, Intel nebo Nokia. Dostupnost obnovitelných zdrojů energie se geograficky výrazně liší, přičemž USA a Evropa jsou na prvním místě s možnostmi čisté energie ve srovnání s velkou částí Asie a Tichomoří (AP). Větší přístup k obnovitelným zdrojům energie může dát USA a Evropě nový impuls k podpoře místní výroby. Díky značným úsporám energie a energetické nezávislosti bude výroba elektronických součástek pravděpodobně nákladově konkurenceschopnější ve srovnání s asijsko-pacifickým regionem.

Americké i Evropské iniciativy budou vyžadovat výstavbu nových výrobních zařízení, která budou energetickou bilanci a udržitelnost respektovat od samého počátku. Naproti tomu ve stávajících výrobních linkách je velká část zařízení již odepsána, což zvyšuje relativní náklady na nové investice do udržitelnějších výrobních metodologií.

Co bude dál?

 Elektronický průmysl vyžaduje revizi tradičních výrobních přístupů přispívajících ke globálnímu oteplování. Přechod na chemikálie a procesy s nízkou toxicitou a nízkými emisemi je klíčovou výzvou, kterou je třeba v blízké budoucnosti řešit, protože se stále více společností zavazuje k dosažení nulových emisních cílů. Kromě toho je důležité zůstat o krok napřed, protože ceny uhlíku mohou růst, takže obnovitelná energie se stává spolehlivějším zdrojem energie. Snížení uhlíkové stopy v elektronickém průmyslu je náročný úkol, zejména pro zavedené výrobce, kteří se zdráhají odklonit se od tradičních metod.

Analýza společnosti IDTechEx ukazuje, že přijetím udržitelných výrobních metod mohou společnosti finančně profitovat a prokázat významné snížení dopadu na životní prostředí. Omlazení evropského polovodičového průmyslu představuje příležitost vybudovat výrobní závody od nuly s prioritou udržitelnosti. To znamená obejít tradiční výrobní procesy a přijmout nové metody a zařízení, které minimalizují odpad a snižují emise, například pomocí aditivních přístupů spíše než subtraktivních. Komplexní analýzu a průzkum udržitelných inovací v této oblasti lze nalézt ve zprávě společnosti IDTechEx „Sustainable Electronics Manufacturing 2023-2033“.

Sustainable Electronics Manufacturing 2023-2033 
www.IDTechEx.com.