扮演智慧時代最佳記憶體夥伴 南亞科技把產品變綠了!

作者 : 蔡銘仁,EE Times Taiwan

淨零碳排迫在眉睫,如何化身最強大的綠巨人浩克,成為各家業者的頭號任務。南亞科技做為全球第四大DRAM廠商,由內而外啟動綠色轉型。

淨零碳排迫在眉睫,如何化身最強大的綠巨人浩克,成為各家業者的頭號任務。南亞科技做為全球第四大動態隨機存取記憶體(DRAM)廠商,由內而外啟動綠色轉型。憑藉其技術力打造的綠色產品,迄今替客戶省下超過30萬噸的二氧化碳。

 

南亞科技位於新北市泰山區的總部。

(來源:南亞科技)

 

溫室效應引起的氣候異常,全球皆有感,也讓以前被認為是加分題的節能減碳,成為科技業者的必考題,更可說是能否立足於業界的一大關鍵;可預見未來的競爭,不再只著重規格和成本,若產品不夠「綠」,那毫無疑問會被擠出競爭之列。而這段變綠的路,南亞科技從2017年就邁出了第一步,陸續制定和執行了許多ESG計畫,將綠色概念融入產品設計和製造外,今年並首度揭露氣候變遷相關財務風險報告(TCFD Report),相比一般規模相近的公司,進度相對超前。

吳志祥
南亞科技副總

「當時做的目的是公司考慮永續發展,需要永續競爭力,這也是為何要自己做技術開發、做產品,都是為了永續。」南亞科技副總吳志祥指出,2015年聯合國宣佈2030永續發展目標(Sustainable Development Goals,SDGs),2016年起趨勢慢慢興起,客戶、投資人和政府都越來越重視,南亞科適巧當下也在思考永續,並有實際共識跟具體方針,近年幾個不同面向的投資,也都是往永續方向走。

對電子業來說,推動綠色轉型最常重要的兩個面向,莫過於產品和生產。講到綠色的產品,一般會直接聯想到需具備低功耗、高效率、小型化等特點,這也一直是JEDEC固態技術協會制定DRAM標準規格的重要方向。根據南亞科技官網的資料,DRAM從最初的SDRAM到雙倍資料傳輸率(DDR) SDRAM,現在最新的DDR5、LPDDR5 (Low Power DDR5),工作電壓持續下降;同樣64位元的頻寬下,每秒能傳輸的資料量則越來越多。

由此可知,技術的創新可謂DRAM產業變綠的一大重點及核心。屬垂直整合製造廠(Integrated device manufacturer,IDM)的南亞科技,以創新、人才、綠色三大核心,從設計端到製造端推動全面性的綠色轉型。吳志祥指出,DRAM每年為原需求成長大約為15~20%,除了主流伺服器、手機、電腦等應用需求持續增加,應用也愈來越廣泛,就必須提供客戶更綠的產品,而隨著每一世代的DRAM進步,單位位元傳輸頻寬速度提升,工作電壓更低,能耗也就隨之降低,以DDR5跟LPDDR5來說,相較DDR4及LPDDR4能耗即可降低16~35%。

 

新世代DRAM在工作電壓上持續降低,每秒資料傳輸量則不斷提升。

(來源:南亞科技)

 

掌握客製化Know How 節能產品助客戶省電

南亞科技自2012年轉型後,比起標準型產品,更在利基型DRAM產品研發深耕;如何協助在相對小而分散利基市場耕耘的客戶實現產品變綠,南亞科技有獨門且自豪「比同業強很多」的客製化Know-how。吳志祥舉例,比如過往採30nm製程生產的DDR3產品,他們改以20nm製程設計和生產,讓產品體積更小、更省電,單片晶圓產出的晶粒數也較多。截至去年,南亞科技內部統計節能產品已佔營收87%,相較使用舊產品,客戶每年可多省下逾7.1億度的電,換算二氧化碳排放量為35.7萬公噸。

此外,一般DRAM電荷儲存需在特定時間內確保資料讀出維持一致,漏掉太多電荷可能導致資料誤判,JEDEC的標準,是每隔約64ms需更新以確認電容內的電荷維持正常狀態。南亞科技在符合JEDEC的規格下,行動型記憶體經由製程不斷改進跟設計優化,使常溫下的漏電降低到接近JEDEC標準規格的十倍;也就是符合JEDEC標準的產品在一段時間內DRAM更新10次,南亞科技的產品僅需更新一次,以此省下更多能耗。

 

南亞科技致力提升製程及技術實力,以研發提供更節能的綠色產品。

(來源:南亞科技)

 

吳志祥表示,領先廠商大部份精力關注在伺服器或手機等標準型應用,南亞科技可依據客戶需求,提供數十種產品規格,從功耗、漏電等電氣特性,到封裝等硬體設計,都可依據客戶的應用開發產品,因此在某些特定的領域,跟客戶關係相當密切,如手機數據機(Modem)晶片,需要客製化高於JEDEC規格的DRAM做為緩衝器;常見的智慧手錶,更是對元件的省電非常要求;能有相對較大的客製化彈性,正是南亞科技累積數十年技術力的一大特色。

談及未來DRAM市場的技術方向,吳志祥認為,標準型DRAM滿足絕大部分的應用,不過DRAM從以前大多導入個人電腦市場,到現在有手機、伺服器還有自駕車等,趨勢是越來越走向差異化。當小的、分散式的應用越來越多,標準產品之外更需要有特殊規格的鑽研和精進,做更精緻化的客製化,那也就是南亞科技專注的部分。

「輕薄短小」本就是DRAM供應商追求的研發目標,如今加上ESG議題,更在業界激起化學效應。吳志祥認為,兩者是相輔相成,現在內部都會結合綠色概念設計產品,並全部採用無害物質,「趨勢是你把ESG導入,會有很多規範引導你做更符合ESG需求的產品,應用跟位元越來越多,增加同時有沒有省到電跟效能,是生存的必要條件。製造也是一樣,大量投資製造是不是都可以符合綠色製造甚至更綠,讓生產更智慧化、更節能、良率更好、耗損降低,是大家共同的目標,做不到就是淘汰。」

綠色製造三箭齊發 AI扮演重要武器

在綠色製造端,南亞科技重點擺在三大面向,包括製程氣體排放有更高的削減效率的處理設備、積極減碳的目標跟執行方法、以及積極使用再生能源,其中在節約電力跟溫室氣體排放比例,是他們最重視的兩大面向。據南亞科技的資料,其工廠溫室氣體的捕捉率達93~95%;依ISO 50001的規範下推動的能源管理,累積2018年至去年底,節電超過5,880萬度電。

導入再生能源部分,南亞科技今年簽下10年2.5億度太陽能合約,去年到今年並已購買陸域風電1,040萬度;另外,他們也正在進行離岸風電採購的評估;目標2030年整體用電的25~30%要採用再生能源。然而,吳志祥坦言,公司一年要用至少7億度的電,目前綠電能支應的比例仍偏低,不過長線淨零目標不變,未來包括新廠在2030年有25%以上電力要用再生能源。

再生能源在台灣還未完全到位前,能源管理是企業減少碳排的重要任務;南亞科技為此導入即時能源監控平台,超過1,300台設備的耗能等數據都可做即時監控跟比較,其中,AI是他們的重要武器之一。例如,建立AI空調智慧控制系統,做無塵室空調系統的AI化,及藉由AI運算做溫溼度調控的最佳化,使空調耗電降低約18%,估計每月可以省150萬度以上的電。

南亞科技的AI人才養成,是從2017年開始,一切源於台灣人工智慧學校的成立;當時,台塑集團出資新台幣3,000萬元贊助人工智慧學校,是最早支持的企業之一。南亞科技每年會送種子人員前往受訓,並於回公司後內部開課培訓,迄今培育近400位AI人才,開發超過80個AI應用,年效益超過新台幣3.3億元,大部分屬製造端節能相關,包括預知保養、良率提升、工安、生產效率及品質改善等。

「AI部分是推動公司創新重要的一環!」吳志祥指出,AI對綠色製造有很大的助益,主要是工廠現在幾乎都是無人化,AI、大數據可以協助良率提升,且現在資料量越來越大,如何在研發過程中找到對的方向或對的分析,很多都仰賴AI做,才能縮短研發時間。他也說,送出的AI人才包括資通訊(ICT)或統計背景等,絕大多數本身具備場域知識,再學AI結合工作,不是另外找懂AI的人進來。

南亞科技的綠色願景

無論是各國對碳管制的政策,抑或蘋果、Google等科技巨頭對供應商的減碳作為要求,都不斷在提高,對在全球市場拚搏的台灣半導體業者來說,無疑是巨大考驗。ESG的轉型,雖短期可能衍生額外成本,但吳志祥認為,ESG帶動新的觀念,尤其所處產業是能耗高的產業,必須在能源使用有長期規劃,也特別重視人才,投資的最終效益比實際短期看到的大,「想通就不會覺得這時間點做某些是太快,觀念改變後,整體來看我們走的早了一些還是比較好。」

吳志祥強調,創新人才是實現綠色願景的關鍵,因此近五年來,他們在研發人力上擴充三倍,研發的經費也成長三倍,並設立創新委員會,全面性提升公司的創新能量與價值。另外,著眼於製程對提供綠色產品的重要性,南亞科技也加速投入先進製程10nm產品的開發,為全球少數具備10nm產品生產技術的廠商。

特別的是,有別於過往多仰賴技術授權,這次南亞科技的10nm改採自主研發,以1A、1B、1C三個世代依序向前推進。第一代1A製程產品目前已完成8Gb DDR4的客戶驗證及試產,預計明年初量產,並準備下一代DDR5產品的研發。連同新廠及替舊廠做10nm製程升級,南亞科技估計花費近新台幣3,600億元,期望以擅長的技術力為核心,持續藉由技術升級實現永續發展的願景。

南亞科技去年底正式提出科學基礎減量目標(SBT)承諾,目標2030年較2020年減少25%的溫室氣體排放;同時,也希望帶著供應鏈夥伴一同擘劃永續目標,在2025年達成綠電用量佔整體用電量3%,至2030年較2020年減碳20%及節能10%。吳志祥表示,記憶體使用量仍逐年增加,讓社會更智慧化,是在記憶體這個產業的使命,盼達到所有ESG的趨勢跟要求,朝著實現「成為智慧時代最佳記憶體夥伴」的願景大步向前。

本文同步刊登於《電子工程專輯》雜誌202210月號

 

 

 

 

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