Le Jour de la Terre était le 22 avril, et son message habituel – prenez soin de notre planète – a reçu une urgence supplémentaire en raison des défis mis en évidence dans le dernier rapport du GIEC. Cette année, Ars se penche sur les technologies que nous couvrons normalement, des voitures à la fabrication de puces, et découvre comment nous pouvons renforcer leur durabilité et minimiser leur impact sur le climat.
Bien que les puces aient été rares ces derniers temps, leur impact sur l’environnement suscite également des inquiétudes croissantes. Les sécheresses et le COVID ont provoqué des fermetures d’usines (ou d’usines) tout comme la pandémie a alimenté une augmentation de la demande de dispositifs médicaux, de télé-tout et de tous les autres gadgets pour aider les gens à rester productifs et moins isolés. Mais la demande de puces augmente depuis un certain temps, il est donc important de se demander si répondre à ces demandes est compatible avec les objectifs climatiques et de durabilité.
La réponse est que c’est un travail en cours. Les fabricants de semi-conducteurs construisent de nouvelles installations à Taïwan, aux États-Unis, en Europe et ailleurs, offrant à l’industrie l’opportunité d’intégrer la durabilité dès le départ. Cela aidera les principaux fabricants de puces à respecter leurs engagements volontaires, tels que l’atteinte de zéro émission nette d’ici 2040 et 2050. Ces promesses sont encourageantes, mais ils sont encore loin de l’action urgente nécessaire, selon le dernier rapport du Groupe d’experts intergouvernemental sur l’évolution du climat. . Et la promesse de don ne garantit pas la livraison, mais les contributions des chercheurs, des régulateurs externes et des consommateurs peuvent y contribuer.
Garder un œil sur la fabrication
En 2020, un groupe de Harvard a publié des recherches calculant les émissions de carbone de l’informatique – de la fabrication des composants au recyclage, y compris la consommation d’énergie pendant que l’appareil est actif. Leur aperçu a agrégé les données des rapports de développement durable accessibles au public de plusieurs des plus grandes entreprises technologiques, notamment TSMC, Intel, Google, Microsoft, Facebook et Apple. L’une des principales conclusions est que la fabrication de matériel est désormais la principale source d’émissions de carbone pour de nombreux types d’équipements mobiles et de centres de données.
C’est une bonne nouvelle du point de vue que les innovations en matière de performances et d’efficacité énergétique ont réduit l’empreinte carbone de l’exploitation de ces appareils. Mais les auteurs prévoient que les demandes énergétiques mondiales du secteur des technologies de l’information et de l’informatique (TIC) augmenteront de 7 à 20 % d’ici 2030, de sorte que de nouvelles améliorations pour réduire les émissions de fabrication sont également nécessaires de toute urgence.
« La première priorité est d’essayer d’utiliser plus d’énergies renouvelables, et la seconde est certainement d’avoir plus de comptabilité et de rapports sur le carbone dans le public, ce qui va beaucoup aider », a déclaré le premier auteur Udit Gupta. « J’ai vu qu’il y a beaucoup plus de discussions autour d’une meilleure comptabilisation et des rapports sur les mesures du carbone à travers le spectre technologique, qu’il s’agisse d’énormes entreprises axées sur les centres de données comme Google et Facebook ou d’entreprises comme Intel et TSMC. Cela va relancer le domaine de la recherche et amener les gens à contribuer et à commencer collectivement à réfléchir à des idées et à proposer des solutions pour aborder ce domaine.
Les découvertes de Gupta montrent que les changements vers les énergies renouvelables ont jusqu’à présent été un facteur clé dans la réduction des émissions de carbone provenant de la fabrication de semi-conducteurs et de matériel. Mais même dans des scénarios optimistes, la fabrication devrait continuer à représenter une part importante de l’empreinte carbone du secteur.
« Les fabricants de puces font des efforts, mais cela ne se fera pas du jour au lendemain, malheureusement », a déclaré le co-auteur et chef de groupe David Brooks. « L’une des choses que notre article transmet, espérons-le, et que nous souhaitons vraiment faire comprendre aux gens, c’est que l’optimisation pour la durabilité et la réduction des émissions de carbone est très différente de l’optimisation pour l’efficacité énergétique. L’énergie est importante, mais ce n’est qu’une pièce du puzzle car il y a tous ces autres facteurs comme la fabrication et le rôle des sources d’énergie renouvelables.
Mieux que le boeuf
Mais de quelle empreinte carbone parle-t-on ? Certaines estimations évaluées par des pairs calculent que l’ensemble du secteur des TIC est responsable de 1,8 à 3,9 % des émissions mondiales de gaz à effet de serre (GES), avec des variations basées sur les hypothèses sous-jacentes. Aux États-Unis, l’Environmental Protection Agency calcule que le secteur de l’électronique n’a contribué qu’à 0,1 % des émissions de GES du pays en 2020.
Ces estimations englobent plus que la fabrication de semi-conducteurs, et en ce qui concerne spécifiquement la fabrication de puces, les derniers rapports sur la durabilité des entreprises d’Intel et de TSMC répertorient leurs émissions annuelles à un peu moins de 3 millions et plus de 9 millions de tonnes métriques, respectivement (ce sont la portée 1 et 2 émissions, c’est-à-dire les émissions générées par leurs opérations directes et l’énergie achetée). Pour mettre ce chiffre en perspective, les émissions mondiales de GES en 2020 ont totalisé 50 milliards de tonnes.
Ces chiffres sont relativement faibles par rapport à, disons, l’industrie du bœuf, dont les chercheurs ont récemment découvert qu’elle est responsable de près de 9 % des émissions totales de GES (bien qu’il existe des différences dans les rapports et les hypothèses sous-jacentes). Mais il y a certainement des raisons de rendre la fabrication de puces plus durable. Selon toutes les estimations, il n’y a pas de fin en vue à la demande de semi-conducteurs. Et la fabrication de puces nécessite d’importantes quantités d’énergie et d’eau ; de nombreuses ressources naturelles telles que le cobalt, le lithium et l’or ; et une variété de produits chimiques dangereux tels que les perfluorocarbures (PFC), qui ont des potentiels de réchauffement planétaire jusqu’à 10 000 fois supérieurs à ceux du CO2.