Hsinchu, Taiwan – En tranfågel flyger över en tyst rismark, vattnet sipprar långsamt i bakgrunden. Det är en lugn och stereotyp bild av en östasiatisk landsbygd. Lite tycks tyda på att jag bara är några kilometer bort från ett av den globala ekonomins hjärtan.
Det här är Hsinchu, en liten stad nära Taipei i Taiwan. Det är vad man bokstavligen kan kalla världens Silicon Valley.
Bara några kilometer från de lugna risfälten reser sig gigantiska byggnader från marken, luftkonditioneringen surrar permanent över trafikens rörelse. Det här är fabrikerna som bygger de kiselchips eller halvledare som får våra smartphones, datorer och till och med artificiell intelligens (AI) system som ChatGPT att fungera.
Ändå krockar dessa två världar, lugn natur och högteknologisk tillverkning, alltmer på ön.
Taiwan är världsledande inom tillverkning av datachips.
Taiwan Semiconductor Manufacturing Company Limited (TSMC) är den största chiptillverkaren i Taiwan. Vid tredje kvartalet 2024 hade den erövrat 64 procent av den globala halvledarmarknaden, enligt analysföretaget Counterpoint.
Den näst största aktören, Sydkoreas Samsung Foundry, stod för bara 12 procent.
Chiptillverkning utgör en överdimensionerad del av Taiwans ekonomi och bidrar med 25 procent av öns bruttonationalprodukt (BNP). År 2020 var marknadsvärdet på TSMC lika med storleken på hälften av Taiwans ekonomi, enligt en studie vid den tiden.
Få länder verkar kunna överträffa taiwaneserna när det gäller att tillverka chips. Men denna framgång med halvledarprodukter väcker också hållbarhetsfrågor.
Flistillverkning förbrukar stora mängder vatten och energi och släpper ut utsläpp genom kemikalier. Enbart TSMC förbrukar cirka 8 procent av öns el, enligt en färsk rapport från S&P Global Ratings.
”Efter den petrokemiska industrin är elektronikindustrin den största utsläpparen av Taiwan,” sa Chia-Wei Chao, forskningschef vid det ideella Taiwan Climate Action Network och adjungerad biträdande professor vid National Taiwan University, till Bladet.
”Halvledare är också en snabbt växande industri, vilket är minst sagt oroande.”
Detta för dem till och med i konflikt med de bönder som Taiwans chipfabriker ligger nära.
2021, under en torka, stoppade den taiwanesiska regeringen bevattningen av gårdar, så att de enorma flisfabrikerna kunde använda det sparade vattnet. I dag växer oron över hur solenergigårdar, som behövs för att driva chiptillverkning, kan ta upp jordbruksmark.
”Det verkar finnas en brist på systemisk analys av miljöeffekterna på halvledarproduktion”, säger Josh Lepawsky, professor i geografi vid Memorial University of Newfoundland i Kanada, till Bladet.
”Det är ett allvarligt misstag.”
”Crazy” AI
Även om vattenanvändningen i flisfabriker har fått stor internationell uppmärksamhet under de senaste åren, anses det på själva ön vara gamla nyheter. Halvledartillverkare återvinner redan det mesta av vattnet de använder, och regeringen har investerat i mer vatteninfrastruktur sedan de senaste årens torka.
Taiwaneserna i dag oroar sig för industrins energianvändning. Artificiell intelligens har uppnått stora genombrott under de senaste åren, drivet av de stora språkmodellerna från amerikanska företag som OpenAI och verktyg som ChatGPT. Denna revolution drevs av chips som till största delen tillverkades i Taiwan.
AI-hypen får i sin tur Taiwans enorma chipfabriker att gå i överväxel.
”AI-marknaden blir mer galen än någonsin,” sa Lena Chang, en kampanjledare på Greenpeace East Asia, till Bladet.
”På grund av det blir halvledarindustrins energianvändning ett stort problem för Taiwan, på grund av ökade utsläpp och till och med möjliga brister.”
I all galenskap kan klimatet ha glömts bort. ”Huvudmålet är nu att utveckla AI och de relaterade leveranskedjorna,” sa Chang.
”Energi är inget stort problem. Regeringen borde vara mer aktiv för att utveckla hållbar energi.”
Långsamma förnybara energikällor
En nyckelfråga här är den taiwanesiska energimarknaden. Taiwan håller för närvarande på att fasa ut sina kärnreaktorer. Byggandet av sol- och vindenergi har dock släpat efter.
”Taiwan är fortfarande starkt beroende av fossila bränslen,” sa Chang. ”Mer än 80 procent av vår energiförsörjning kommer från gas och kol.”
Bara 11 procent av Taiwans energiförsörjning mellan september 2023 och augusti 2024 kom från vind-, sol- och vattenkraft, enligt energiförvaltningen.
En vikande kärnkraftsandel bidrog med ytterligare 5,6 procent.
Den taiwanesiska regeringen satte 2016 upp ett mål på 20 procent förnybar energi till 2025, vilket den nästan säkert kommer att missa.
Havsvind släpar till exempel efter regeringens mål. 2018 tilldelade Taiwan 5,7 gigawatt (GW) havsvind som skulle installeras senast 2025.
År 2024 hade regeringen nedgraderat sina mål och hoppades att mellan 2,56 GW och 3,04 GW skulle vara klara det året.
”Offshore-vind gick ganska bra fram till 2022. Men sedan, under de följande auktionsrundorna, försökte Taiwan få både billig energi och hög lokalisering av leveranskedjan”, säger Raoul Kubitschek, VD för konsulten för förnybar energi NIRAS Taiwan, till Bladet.
Vindenergin stöter särskilt på Taiwans lokaliseringsregler. Taiwans regering kräver att mycket höga andelar av dess vindkraftverk och andra komponenter ska produceras lokalt.
Denna lokala produktion tar dock inte fart tillräckligt snabbt.
”Du kan inte bygga en ny försörjningskedja så snabbt,” sa Kubitschek. ”Taiwan byggde sin första vindkraftpark i kommersiell storlek först 2017. Det tar tid att skapa en inhemsk vindenergiindustri.”
Solenergin stöter också på barriärer. Taksolen har till stor del blivit mättad på ön. Storskaliga solgårdar är i sin tur kontroversiella på grund av marktvister. Grupper som bönder är rädda att de kommer att inkräkta på jordbruksmark, vilket leder till protester och stämningar.
Chia-wei Chao hoppas kunna vända detta.
Han leder några pilotprojekt där bönder själva placerar solpaneler på sin mark. ”Vi borde inte tvinga bönder att sälja sin mark eller sluta odla för att installera solpaneler,” sa Chao till Bladet. ”Vi bör tillåta en kombination av de två. Vi måste återvinna böndernas förtroende.”
Än så länge är dock Taiwans energimarknad fortsatt beroende av fossila bränslen. Hela tiden ökar halvledarindustrins energianvändning snabbt.
Det är ett problem för halvledartillverkare. De pressas av sina kunder att bli gröna.
Apple, en framstående köpare av TSMC-chips, vill att sina stora leverantörer ska åta sig 100 procent förnybar energianvändning till 2030 – ett långt borta mål med tanke på nuvarande trender.
Taiwanesiska elpriser ökar också snabbt och hoten om strömavbrott ökar.
Enligt Kubitschek behövs bredare förändringar på Taiwans energimarknad, inklusive avslappnande lokaliseringspolicyer, reformering av tillstånd och titta på rollen som Taipower, det statligt ägda energibolaget.
Kubitschek säger dock att sådana reformer kan vara långt borta. Greenpeace vill under tiden kringgå denna gåta och kräver att företag som TSMC bygger sina egna hållbara energiinstallationer.
CHIPS Acts
Taiwans problem med halvledartillverkning är dock inte unika.
Sedan covid-19 och den tillhörande bristen på kritiska varor som halvledare vill regeringar som USA och EU göra fler chips lokalt.
Både USA och EU antog lagstiftning för att stödja inhemsk chipstillverkning, även om USA:s tillträdande president Donald Trump har kritiserat sitt lands CHIPS and Science Act hårt.
Både USA och EU stöter nu på liknande problem som Taiwan.
I USA, till exempel, placeras nya flisfabriker i områden som är utsatta för torka. TSMC investerar 12 miljarder dollar i en fabrik i ökenregionerna i Arizona.
Det är dålig planering, enligt Memorial University of Newfoundlands Lepawsky.
”De [US] CHIPS Act övervägde inte vattenanvändning. Det kommer att skapa problem i framtiden.”
I Europa ökar också oron för chiptillverkningens miljöeffekter.
2022 tillkännagav EU att man ville öka Europas andel av den globala halvledartillverkningsmarknaden till 20 procent till 2030, vilket fick TSMC och Intel att avslöja planer för nya fabriker i Tyskland och Polen (Intel har sedan dess skjutit upp sina planer eftersom de försöker tygla stora ekonomiska förluster).
Enligt en studie av undersökningsföretaget Interface, om Europa skulle uppnå sitt produktionsmål på 20 procent, skulle kontinentens halvledarutsläpp öka åtta gånger, och krocka med andra policyprogram som Green Deal.
Chipgaser
Forskare oroar sig också för en annan typ av klimateffekt av halvledare.
Förutom vatten- eller energianvändning producerar halvledartillverkning växthusgaser. Under det komplexa tillverkningsflödet kan processerna själva producera sina egna utsläpp.
Dessa kallas scope 1-utsläpp, enligt Emily Gallagher, chef för programmet Sustainable Semiconductor Technologies and Systems (SSTS) vid forskningsinstitutet Imec i Belgien. TSMC är ett av företagen som är medlem i Imecs SSTS-program.
”Under etsningsprocessen använder vi plasma för att selektivt ta bort material för att bygga små strukturer i chips. Etsningsprocessen använder ofta gaser som den fluorerade kemikalien CF4, säger Gallagher till Bladet. ”CF4 har en global uppvärmningspotential som är 6 500 gånger större än CO2.”
Enligt beräkningar av Imec, för ett genomsnittligt chip, är ungefär 10 procent av produktionsutsläppen scope 1. Att minska dessa kommer att innebära anpassning av de mycket komplexa halvledartillverkningsprocedurerna genom att öka processeffektiviteten för att öka utnyttjandet av gaserna, genom att om möjligt ersätta befintliga gaser och genom att minska deras användning.
”För närvarande dominerar inte scope 1-utsläppen de utsläpp som är förknippade med halvledartillverkning,” sa Gallagher. ”Men när fabriker minskar sin energiförsörjning kommer dess betydelse att öka dramatiskt.”
Tillbaka i Taiwan är energianvändningen fortfarande i allas sinne.
Taiwan är kärnan i den globala AI-hypen, och producerar inte bara chips, utan även tillverkar systemen som kyler de varmkörande servrarna som AI-modeller tränas på. Om den lokala energimarknaden klarar det återstår att se.
”Vi behöver mer ambitiösa mål och medel för att uppnå dem”, sa Chang. ”Det finns en verklig oro nu över strömbrist. Stora energianvändare som halvledarföretag måste ta ansvar.”
Den här artikeln stöddes av Pascal Decroos Fund.