气候变化和水资源压力如何威胁半导体供应链

目前 40% 的半导体制造工厂都位于流域，预计到 2030 年这些流域将面临最严重的缺水风险。
预计到 2030 年至 2040 年，在建的半导体工厂中超过 25% 和自 2021 年以来宣布建设的半导体工厂中 40% 位于流域，这些流域将面临严重的缺水压力。
政策和商业战略必须更加仔细地考虑气候变化给半导体供应链带来的系统性风险。
半导体是所有由微芯片驱动的设备的支柱。它们被称为本世纪的石油，也是信息计算机技术最终产品最关键的中间产品。没有半导体，就没有电子产品。

鉴于半导体供应链的重要性，企业和政府对其稳定性的担忧不足为奇。令人惊讶的是，人们很少关注气候变化在中短期内将如何影响这些供应链。

人们对半导体供应链安全性最深切的担忧源于地缘政治竞争。然而，人们对“芯片战争”的关注意味着人们很少关注气候变化如何影响半导体制造基地的环境条件。

气候变化引发的极端天气事件已经对半导体供应链造成了严重冲击。

例如，2024 年 9 月下旬，飓风海伦 (Hurricane Helene)关闭了北卡罗来纳州的云杉松矿 (Spruce Pine) ，该矿供应着全球约 70% 的优质石英（半导体制造所需坩埚的关键材料）。

两家矿业公司从 Spruce Pine 开采石英，但均未恢复满负荷生产。虽然他们已恢复运营，但将石英推向市场仍然是一项挑战，因为该地区的一些公路和铁路基础设施可能要到 2025 年才能完全恢复。

改变水文景观
气候紧急情况的不断加剧意味着海伦飓风等急性事件和慢性病正在影响半导体供应链，并将在未来对其弹性造成越来越大的压力。其中最重要的影响之一与水资源供应有关。

半导体生产依赖于充足的水资源，但气候变化引起的水资源压力危及供应链安全。

使用全球水资源压力模型、按照单个流域的规模进行研究，并结合半导体制造设施所在地的数据，发现了值得担忧的原因。

从全球来看，40%的现有设施将位于预计在2030年至2040年间将遭受高水压力或极高水压力的流域。同时，24%-40%的在建设施和超过40%的计划中设施将位于预计在同一时期将遭受高水压力或极高水压力的地区。

半导体生产网络中关键设施分布极不均匀，这意味着气候变化引起的区域缺水压力可能迅速波及整个网络。

各家半导体制造公司都十分重视水资源压力对其业务的影响。然而，评估个别公司会忽视全球半导体网络的系统性风险；因此，关注区域瓶颈和网络结构的水资源压力至关重要。

扰乱半导体供应链
网络中并非所有节点都同等重要，因为单个节点的中断可能会引发整个系统的连锁不良影响。Spruce Pine 矿场的运营中断就是这种可能性的一个例子。

另一个值得注意的例子是台湾半导体制造公司的 Fab 15；它是苹果 iPhone 中央处理器的唯一供应商。台湾负责生产约90% 的先进半导体需求，但该岛自 2021 年以来一直经历干旱。

制造最先进半导体的技术挑战意味着，如果出现问题，像苹果这样的公司无法轻易转向新的供应商。

与此同时，美国和欧盟的公共政策并没有足够重视环境条件的变化将如何影响获得公共资金资助的设施的未来运营。

美国政府已投入数百亿美元在亚利桑那州兴建新的半导体制造厂。然而，亚利桑那州和西南沙漠的广阔地区自 1994 年以来一直处于干旱状态。

与此同时，在法国格勒诺布尔，居民与半导体制造商意法半导体之间因争夺该地区优质水源而产生的冲突自2023年起持续蔓延。

更大的图景
提高用水效率的技术进步有助于解决这个问题，但无法完全解决问题，因为农业、家庭用水和其他行业也需要用水。即使效率很高，也会因总用水需求增加而无法解决。

半导体行业在应对水资源压力风险方面面临两大挑战。首先，过于关注地缘政治竞争可能会忽视气候变化等环境风险。

其次，仅仅关注个别公司的风险可能会忽略水资源压力等气候相关问题如何影响整个生产网络。

为了有效应对这些挑战，企业和政府必须采取灵活的策略，考虑气候变化对不同地区水资源供应的不同影响。

目前处于规划阶段的工厂需要对其选址进行更严格的审查，尤其是要考虑未来的水资源压力预测。如果没有仔细规划，用于加强半导体供应链的数十亿美元可能会无意中因气候变化而造成长期脆弱性。

在缺水风险较高的地区，可能需要重新考虑设施位置，除非当地已经制定了有效的解决方案来应对水资源挑战。