在数字宇宙的广袤星空中，科技的无情进步与微电子技术的演进，如同两条紧密缠绕的星系旋臂，相互交织，共同塑造着我们时代的宏伟图景。微电子，或者我们通常所说的半导体，这些微小的组件，构成了几乎所有现代科技的“大脑”——从智能手机和医疗设备，到复杂的工业系统，它们的重要性正以惊人的速度增长，深入渗透到社会的每一个角落。然而，这种蓬勃发展的背后，却隐藏着一个严峻的现实：半导体制造对环境造成了巨大的压力。
可持续发展的迫切需求
半导体制造业是一个资源密集型产业，目前贡献了全球温室气体排放量的 31%。这不仅对地球气候造成了显著的影响，也对整个行业的长期发展构成了潜在的威胁。因此，寻求可持续发展方案已成为当务之急。亚利桑那州立大学 (ASU) 正迅速崛起，成为这场变革中的关键力量。他们的努力远不止是应对当前的挑战；他们正在积极塑造着未来半导体产业的格局，使其更具可持续性和韧性。
人工智能 (AI) 的蓬勃发展进一步放大了对可持续半导体制造的需求。AI 的计算需求巨大，需要消耗大量的能源。正如 Sarma Vrudhula 指出的那样，能源消耗是阻碍 AI 进一步发展的首要障碍。这不仅要求芯片更高效，更需要环保的制造工艺。ASU 正积极应对这一挑战，通过创新研究，专注于减少超大规模集成 (VLSI) 计算系统的碳足迹，从最初的制造阶段到最终的处置。研究人员，如 Vidya Chhabria，正在开发工具来精确计算这一足迹，为改进提供了关键的基准。
全方位的解决方案
ASU 在应对半导体产业可持续发展挑战的行动中，展现了其远大的抱负，不仅仅停留在量化问题上，更积极地寻求解决方案。例如，他们正在进行一项为期一年的研究项目，探索植物衍生材料（特别是嘉吉公司的 Priamine™）在提高半导体性能和可持续性方面的潜力。 这种与嘉吉公司的合作，是 ASU 作为“顶级研究机构和值得信赖的合作伙伴”在开发可持续半导体材料领域的又一个里程碑。
ASU 的努力并非孤军奋战，他们正在积极构建一个广泛的生态系统。 这包括与应用材料公司等企业的合作，设立捐赠奖学金以支持工程专业的学生，甚至与墨西哥合作，以建立更具韧性和自给自足的北美半导体供应链。 最近与巴拿马达成的协议进一步加强了这种全球合作方式，旨在建立一个更安全、更可持续的整体供应链。 2025 年 1 月，在 ASU 研究园建立 CHIPS for America R&D 旗舰设施的公告，巩固了其作为半导体研发领域国家领导者的地位。 该设施由《CHIPS 和科学法案》提供资金，证明了 ASU 在该法案通过之前就为微电子领域对技术工人及创新解决方案日益增长的需求做好准备的长期愿景。
应对挑战，构建未来
除了材料和制造工艺上的创新，ASU 还积极解决现有制造过程的浪费问题。 传统的太阳能电池和电力电子制造方法导致多达 95% 的初始材料在晶圆提取和减薄过程中被丢弃。 解决这个问题对于资源节约和减少环境影响至关重要。ASU 还积极参与支持学生研究，TSMC 赞助的项目侧重于改进行业内的使用和制造实践。
凤凰都会区，现被称为“硅沙漠”，正在迅速发展成为一个半导体中心，这为技术娴熟的劳动力创造了巨大的需求。 ASU 通过推出创新课程，如面向整个半导体行业的专业人士的半导体生态系统大师班，以及为墨西哥工程师提供专业培训以增强北美劳动力，积极响应这种需求。 由 ASU 牵头的西南可持续发展创新引擎也在为有前景的科技初创企业提供资金支持，弥合了研究与可行产品开发之间的差距。
ASU 的作用不仅仅在于技术进步；它在于为整个微电子产业构建一个全面、有韧性且可持续的未来，认识到它对现代生活的几乎每一个方面都产生了深远的影响。 随着科技的不断发展， ASU 的努力将为半导体行业的可持续发展树立榜样，并为塑造一个更美好的数字未来奠定坚实的基础。
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