¿Qué tiene que ver la microelectrónica con la reducción de emisiones? Opinión

Imagen de archivo
Imagen de archivo
"Los efectos alarmantes que el cambio climático está teniendo en nuestros patrones climáticos, nuestro planeta y nuestra forma de vida se están volviendo más nefastos".
¿Qué tiene que ver la microelectrónica con la reducción de emisiones? Opinión
Imagen de Dra. Carolyn Snyder, subsecretaria adjunta de Construcción e Industria de EERE
Imagen de Dra. Carolyn Snyder, subsecretaria adjunta de Construcción e Industria de EERE

Ahora que el verano de 2023 ha quedado atrás y hemos tenido la oportunidad de reflexionar sobre las temperaturas récord y los devastadores fenómenos meteorológicos extremos de los últimos meses, sé que no soy el único que siente una mayor sensación de urgencia por ver una rápida reducción de las emisiones de gases de efecto invernadero (GEI) que están alimentando el cambio climático.

Los efectos alarmantes que el cambio climático está teniendo en nuestros patrones climáticos, nuestro planeta y nuestra forma de vida se están volviendo más nefastos con cada estación que pasa. Y si bien me reconforta ver que las estrategias para reducir estas emisiones de GEI se están volviendo más comunes, hay algunas facetas de nuestra forma de vida moderna que pueden ser menos evidentes en lo que respecta al papel que desempeñan al contribuir a nuestro cambio. clima global.

Tomemos como ejemplo la microelectrónica. Es posible que esté escuchando el término "semiconductores" en las noticias con más frecuencia estos días, pero ¿cuál es la conexión entre estas pequeñas piezas de tecnología y nuestros esfuerzos continuos para combatir la reducción de emisiones y el cambio climático? La respuesta está en cómo utilizan la energía. 

Dejame explicarme: 

Desde los teléfonos inteligentes hasta la inteligencia artificial, los semiconductores son el "cerebro" de productos clave que millones de estadounidenses utilizan a diario. La industria de los semiconductores es más conocida por su influencia económica que por sus impactos climáticos. Pero después de medio siglo extraordinario de duplicar la eficiencia energética de los semiconductores cada dos años, estos avances en eficiencia se estancaron y el uso de energía de la industria (y las emisiones de GEI asociadas) han comenzado a aumentar. Si esto le parece un gran problema, ha descubierto algo. Es por eso que nosotros en el Departamento de Energía de EE. UU. (DOE) pasamos el año pasado trabajando incansablemente para abordar este problema.

Ingrese: La iniciativa DOE de Escalamiento de la Eficiencia Energética durante 2 Décadas (EES2) . Tras celebrar su primer aniversario en septiembre, este programa ha unido a 57 organizaciones (y contando) de la industria privada, laboratorios nacionales y el mundo académico para restablecer el virtuoso historial de eficiencia energética de la industria de los semiconductores. El objetivo final de esta iniciativa es aumentar la eficiencia energética de los semiconductores mil veces en los próximos 20 años, duplicando nuevamente la eficiencia energética cada dos años.

Al alinearse para centrarse en este objetivo común, las organizaciones asociadas a EES2 están bien posicionadas para cumplir o superar el objetivo de energía limpia de la Administración Biden-Harris de reducir a la mitad las emisiones para 2030 y lograr una economía con cero emisiones netas para 2050.

Una industria que es crucial tanto para nuestra economía como para nuestro clima

Cada vez que me encuentro explicando la importancia de los semiconductores, me doy cuenta de que ninguna de las infraestructuras críticas de nuestra nación, desde la defensa hasta el transporte, las finanzas, las comunicaciones o la atención médica, puede funcionar sin esta tecnología. Históricamente, las mejoras en la eficiencia de los semiconductores fueron un subproducto de la miniaturización impulsada por la industria; sin embargo, en 2010, este enfoque de la eficiencia había comenzado a alcanzar sus límites. De 2010 a 2020, a medida que floreció la demanda de aplicaciones de semiconductores como la informática y las comunicaciones, su uso de energía comenzó a duplicarse cada tres años.

Esto llevó al brazo de investigación de la industria, Semiconductor Research Corporation (SRC) , a proyectar en 2021 que la informática podría consumir el 20 por ciento de la energía producida en todo el mundo en 2030 Si eso le parece una cantidad enorme de consumo de energía, ¡estaría en lo cierto!

Un análisis más reciente del Panel Intergubernamental sobre Cambio Climático indica que las emisiones de GEI asociadas con los semiconductores podrían incluso cuadriplicarse para 2030. El mes pasado, el SRC publicó su Hoja de Ruta de I+D para Microelectrónica y Tecnologías Avanzadas de Embalaje , que mostraba una trayectoria de duplicación similar para el consumo de energía. de semiconductores para comunicaciones.

Entonces, ¿qué estamos haciendo con respecto a estos asombrosos aumentos proyectados?

Para lograr los principales beneficios públicos de un rápido retorno al “escalamiento” de la eficiencia en los semiconductores (hacer crecer la economía y al mismo tiempo abordar la crisis climática) es esencial la innovación apoyada por el gobierno y centrada en la eficiencia. El gobierno de Estados Unidos dio un paso importante en esta dirección al promulgar la Ley CHIPS y Ciencia  en agosto pasado, que dedicó más de 50 mil millones de dólares a la investigación, el desarrollo y la producción de semiconductores estadounidenses.

La iniciativa EES2 avanza

Con ese mismo espíritu, el DOE y sus socios dieron un paso adelante para afrontar el momento al anunciar la iniciativa EES2 y su objetivo de eficiencia de semiconductores 1000x un mes después, en septiembre de 2022. Dirigido por la Oficina de Tecnologías de Fabricación y Materiales Avanzados (AMMTO) del DOE , EES2 está desarrollando una hoja de ruta de I+D para semiconductores EES2. El propósito de esta próxima hoja de ruta es guiar la I+D hacia ese objetivo en toda la industria de semiconductores de EE. UU. e inspirar una fuerza laboral de semiconductores estadounidense más amplia y diversa. Para mantener los esfuerzos encaminados, EES2 ha establecido objetivos provisionales específicos de eficiencia de 10x para 2030 y 100x para 2036, junto con métricas concretas de rendimiento y costos y recomendaciones de investigación tecnológica.  

La iniciativa EES2 ha adoptado un enfoque deliberado de "todas las manos a la obra", a través de la colaboración con partes interesadas de la industria, el mundo académico y el gobierno, incluidos los laboratorios nacionales, para hacer avanzar la industria de los semiconductores de las siguientes maneras:

  • Reducir el consumo de energía de los semiconductores a escala de material, dispositivo, circuito y arquitectura.
  • Proporcionar un camino de liderazgo tecnológico clave para nuevas inversiones en CHIPS y la Ley de Ciencia
  • Aumentar drásticamente, y potencialmente duplicar, el grupo de estudiantes STEM interesados ​​en semiconductores para la fuerza laboral de ingeniería electrónica y carreras relacionadas.
  • ¡Y el ecosistema EES2 continúa expandiéndose! Al momento de escribir este artículo, el número de organizaciones asociadas asciende a 57 signatarios. Uno de los miembros más nuevos es Bridge to Connect (BRDG), una organización sin fines de lucro dedicada a ayudar a los primeros estudiantes universitarios de su familia a estudiar STEM.

Construyendo una fuerza laboral de energía limpia

Con la ayuda de BRDG, el Capítulo de Educación en Microelectrónica y Fuerza Laboral de la Hoja de Ruta de EES2 analizará otro objetivo ambicioso de EES2: duplicar el interés de la fuerza laboral en semiconductores sostenibles dentro de una década o antes en las organizaciones participantes de EES2 y en todo el país.

La educación y el desarrollo de la fuerza laboral son un elemento central en la misión de AMMTO de fomentar un futuro sólido de fabricación avanzada en nuestra economía de energía limpia. La iniciativa EES2 es solo un programa que AMMTO está desarrollando para ayudar a inspirar, acelerar y ampliar la cartera de trabajadores diversos y bien capacitados en el sector manufacturero estadounidense.

Ayude a afrontar el momento: ¡únase a EES2!

Las colaboraciones público-privadas siguen siendo vitales mientras trabajamos para alcanzar los objetivos de energía limpia de la Administración Biden-Harris, como lograr una economía con cero emisiones netas para 2050 y garantizar un futuro de energía limpia equitativo y justo para todos los estadounidenses.

AMMTO del DOE continúa invitando a más partes interesadas de toda la economía energética a unirse a EES2 y comprometerse a lograr ganancias de eficiencia energética 1000 veces mayores en semiconductores. Y si me preguntas, ¡esta es una de las mejores decisiones que puedes tomar para tu organización, nuestra economía y nuestro planeta!

Si está interesado en que su organización firme este compromiso, comuníquese con [email protected] para obtener más información sobre esta oportunidad.

A medida que se unen más socios, la iniciativa EES2 se basa en el compromiso de la administración de asegurar las cadenas de suministro de la nación y su futuro climático a través de la Ley Bipartidista de Infraestructura , la Ley de Reducción de la Inflación y la Ley CHIPS y Ciencia de 2022 . Estas inversiones históricas, junto con la iniciativa y la hoja de ruta EES2, impulsarán la innovación, aumentarán la eficiencia energética y posicionarán a Estados Unidos como líder mundial en la fabricación de semiconductores.

Obtenga más información sobre AMMTO y los esfuerzos de la oficina para promover materiales y tecnologías de fabricación relacionados con la energía para aumentar la competitividad nacional y construir una economía limpia y descarbonizada.

Una opinión enviada para su publicación por el DOE, el Departamento de Energía de Estados Unidosla Office Energy Efficiency & Renewable Energy (EERE).

Comentarios