加速迈向碳净零
“纳微半导体的使命，就是用下一代功率半导体，加速向可持续的清洁能源的转变，最终实现Electrify Our World™”
首席执行官兼联合创始人，Gene Sheridan
全球第一个获CarbonNetural®️认证的半导体企业——纳微半导体
2022年5月纳微半导体宣布，正式成为全球首家获得顶尖碳中和及气候融资顾问机构Natural Capital Partners颁发的CarbonNeutral®公司认证的半导体公司。该认证目前同样适用于纳入纳微版图的GeneSiC团队及其产品组合。
取得碳中和公司认证是纳微半导体实现“Electrify Our World”使命、帮助客户实现可持续发展目标征途上的又一里程碑。
2022年可持续发展报告
从传统硅芯片向氮化镓（GaN）和碳化硅（SiC）的转变将在实现和加速多个行业达成2050年实现净零碳排放目标方面发挥关键作用。
纳微半导体使用氮化镓和碳化硅打造的下一代功率半导体，可替代功率转换和电池充电应用中的传统硅芯片。
氮化镓功率芯片高效、经济，仅需传统硅解决方案的一半尺寸和重量，就能实现高达3倍的功率和3倍的充电速度。镓金属是一种无毒、无冲突、易于从铝冶炼中获得的副产品。
制造和运输氮化镓的碳足迹比硅低10倍，并可将最终应用的碳足迹降低高达30%。氮化镓对电动汽车（EV）性能的改进可加速全球EV的采用，并在2050年节省高达20%的交通碳排放。每出货一个氮化镓功率芯片可减少净4kg二氧化碳排放，氮化镓具有到2050年每年可减少26亿吨二氧化碳的潜力——相当于650多个燃煤发电站产生的二氧化碳，或超过60亿桶石油，或超过5.6亿辆内燃机乘用车，或超过4.7亿家庭的年用电量。1 2
碳化硅功率器件适用于更高电压、更高功率的应用场景，例如太阳能、电动汽车、长途卡车运输、铁路机车、电网相连应用等。
“到2050年，氮化镓和碳化硅每年可减少高达60亿吨碳排放，相当于1500座火力发电厂的年排放量。”
尽管由于SiC晶圆生长，SiC FET的制造产生比Si IGBT更多的能耗——但从去物质化和高功率、长寿命系统的效率升级所带来的系统层面增益，远超过了生产制造的碳足迹。事实上，每出货一颗碳化硅场效应管预计可比传统硅IGBT减少25.2kg二氧化碳排放。碳化硅具有到2050年每年减少34亿吨二氧化碳的潜力。
什么是氮化镓？
什么是碳化硅？
它们如何Electrify Our World™？
将氮和镓结合在一起，氮化镓（GaN）是一种具有硬质、六角晶体结构的“宽禁带”半导体材料，其电场强度是硅的10倍，电子迁移率是硅的2倍。镓在自然界中不以元素形式存在，而是铝土矿冶炼成铝的副产品，因此易于获取、成本低，并且其提取和精炼的碳足迹非常低——而氮是我们所呼吸的空气的主要成分。
氮化镓能够在传统硅的一半尺寸和重量下，实现高达3倍的功率或3倍的充电速度，同时节能高达40%。纳微的GaNFast氮化镓功率芯片集成了氮化镓功率器件和驱动以及保护和控制功能，带来设计最简单、尺寸最小、速度最快和性能最高的产品。
由于其更高的热导率和能在较低频率的运行，碳化硅更适合于高功率应用，包括需要更高电压的电动汽车和数据中心应用、某些太阳能发电设计、铁路牵引、风力涡轮机、电网分配以及需要更高电压运行和散热要求更高的工业和医疗成像应用。
国际能源署（IEA）已定义了“雄心差距”，即各国的公共承诺与根据巴黎协定实现全球气温上升最大1.5°C的目标所需的目标之间的差距。3
随着我们的能源依赖从化石燃料转向可再生的电力的能源，氮化镓和碳化硅是解决“雄心差距”的关键推动者。
“氮化镓和碳化硅将加速能源从传统化石燃料向新型可再生能源及电力应用的转变。”
氮化镓和碳化硅能促使电能更加高效且成本更低，有助于加速全球能源从火力发电迈向基于太阳能和风能的能源，并将以燃油为动力的交通、建筑和工业转变成基于电力的清洁能源应用。
先进的合作伙伴
纳微半导体是致力于打造可持续性的全球生态系统的一部分。
参考、会员资格、承诺、审计师和合作伙伴包括：
Det Norske Veritas (DNV) – 在保证和风险管理方面具有权威性的专家，合作包括评估和预测全球范围内、多市场机会的下一代氮化镓（GaN）功率芯片的增益。
纳微支持联合国气候变化框架公约（UNFCCC）的可持续发展目标（SDGs）。巴黎协定是一项关于气候变化、基础设施和气候行动的，具有法律约束力的可负担能源、产业创新和国际条约。
Capital Impact Partners (CIP) ——可持续性方面的第三方顾问，CarbonNeutral®认证机构。
Science-Based Targets Initiative (SBTi) -科学碳目标倡议（SBTi）-在2021年7月，纳微承诺按照2015年巴黎协定设定的2050年最后期限前，致力于实现全球气温上升幅度不超过1.5°C的商业雄心。
巴黎协定是一项关于气候变化的具有法律约束力的国际条约，于2015年12月12日在巴黎举行的第21届联合国气候变化大会（COP 21）上被196个缔约方采纳，并在2016年11月4日生效。其目标是将全球变暖与工业化前的水平相比限制在远低于2°C，最好是1.5°C。
Earth-Shift Global (ESG) – 第三方独立生命周期碳足迹评估专家（LCA，从产品设计到处置/回收的二氧化碳足迹估算），对GaNFast氮化镓功率芯片和65W移动充电器的LCA基线进行评估，遵循ISO14040/14044标准。此外，ESG还与纳微合作，初步调研GeneSiC碳化硅器件制造的碳足迹，以及电动汽车车载充电机应用的使用阶段评估。
台积电（TSMC）——世界级的晶圆制造合作伙伴，对可持续性有明确的承诺。纳微GaNFast氮化镓功率芯片制造的合作伙伴。
X-FAB是世界级的晶圆制造合作伙伴，对可持续性有明确的承诺。纳微GeneSiC碳化硅器件制造的合作伙伴。
企业层面积极碳减排
二氧化碳排放根据温室气体（GHG）协议被分为不同的“范围”。由于纳微采用“无晶圆厂”制造模式，与台积电（TSMC）和X-FAB等世界级公司合作进行晶圆/芯片制造，并且没有公司拥有的设施或车辆，因此范围1（直接）的CO2排放为零。
范围2（能源购买）和范围3（上游活动、废物等）如下所示。
按单位计算，2021年的排放量减少了5%，目标是在2022年进一步减少3%或更多。2022年的结果超出了目标，按单位计算减少了6%。
纳微使用全面的生命周期评估（LCA）方法来确定CO2足迹，并根据GHG协议进行报告。
2020-2022年纳微单位氮化镓产品的CO2足迹
纳微半导体2020-2022氮化镓产品温室气体排放总结
纳微半导体2020-2022氮化镓产品温室气体排放总结
2021年的数据仅针对氮化镓产品。2022年8月，纳微半导体收购了GeneSiC Semiconductor，这是一家拥有尖端碳化硅（SiC）MOSFET和二极管的公司。对于企业排放，2022年第四季度被用作结合氮化镓和碳化硅产量的新基线。按运行率（每千单位）计算，2023年的企业目标是与2022年第四季度基线相比，单位产品CO2足迹减少10%。
2022年实际到2023年目标的企业每千个产品CO2足迹
纳微半导体2020-2022氮化镓和碳化硅产品温室气体排放总结
Corporate GHG Emissions by Scope Detail
按范围详细分类的企业温室气体排放
纳微半导体对环境、社会和治理（ESG）承诺的一部分是纳微的碳净零排放倡议，其中包括对我们的企业碳足迹进行年度测量和报告、产品和系统级别的生命周期评估（LCA）、专注于内部、与客户和供应商的改进举措，以及投资支持可持续发展目标。
氮化镓 vs 硅 – 高达10倍的CO2减排
作为“宽禁带”材料，氮化镓的效率比硅要高得多，因此对于在相同功率或电流能力下，氮化镓关键的芯片尺寸（“裸片”）要小得多。更小的芯片意味着每个晶圆上的单位芯片数量更多，因此在晶圆加工过程中使用相同数量的能源/CO2和化学物质时，每个芯片所产生的碳足迹更低。
在2020年，一个氮化镓功率场效应晶体管（FET）的CO2排放量比传统硅FET减少了4倍。当考虑到纳微专有的横向氮化镓集成（包括关键的氮化镓功率器件和氮化镓驱动的单片集成）时，这种等效的特性和功能将这一优势提高到了5倍。
每12-15个月推出全新一代的氮化镓功率芯片
用氮化镓帮助客户实现碳目标
氮化镓功率芯片使电源系统和充电设备能够在比传统硅高20倍的频率下运行，这意味着在尺寸和重量减半的情况下，功率可提高3倍，或充电速度提高3倍，并且节能高达40%。这些应用优势为纳微的客户和终端用户实现了商业价值，并带来了积极的环境效益。包括：
a) 高效率意味着运行温度更低，最小化消除了对散热器或较大外壳的需求。
b) 氮化镓运行频率更高，则无源器件（磁性元件、滤波器、电容器等）和机械元件（PCB、外壳、散热器等）尺寸更小或者数量更少，减少了石油/精炼需求，降低了运输成本和CO2足迹。
c) 更高的运行效率减少了使用中的能源消耗。
第三方对65W充电器从硅升级到氮化镓功率芯片的全生命周期分析
为了支持气候保护行动，欧盟通过了立法（2009/125/EC指令，2019年附录），规定从2023年1月1日起，新的数据中心电源供应必须达到严苛的80 Plus ‘钛金’级效率。高效服务器电源的领导者Compuware表示：“纳微半导体的氮化镓是一种突破性的新技术，它使得电源的尺寸缩减、进一步节能和功率密度的显著提升成为可能。”5
纳微半导体全新的CRPS185 3200W服务器电源平台设计，效率标准超过了欧盟要求，比硅系统的功率密度提升了40%，同时降低了系统成本。
加速太阳能市场采用
氮化镓功率芯片降低了能源转换和存储的每瓦成本，可降低高达25%的成本——减少回报期并加速太阳能的采用。7 住宅太阳能领域的领导者Enphase Energy，已宣布他们的下一代微型逆变器将从硅升级到氮化镓，引用氮化镓之后将使微型逆变器速度提高10倍，并显著降低成本。
每出货1颗氮化镓功率芯片可减少4kg CO2排放
从硅升级到氮化镓功率芯片，排放收益包括大幅降低的制造和运输足迹，以及在制造下游产品时的显著能源和材料节省，以及使用中的效率优势。
根据纳微2020年的数据，每个出货一颗氮化镓功率芯片比传统硅芯片减少了超过4公斤的CO2排放。8
纳微半导体致力于企业和整个行业的电气化创新和CO2减排，努力实现巴黎协定所设定的目标。
纳微半导体通过追踪氮化镓功率芯片的出货量，并估算使用时间来计算CO2的减排总量。
纳微半导体向数据中心、太阳能和电动汽车等更高功率市场的拓展，将加速这些能源和CO2的节省。
碳化硅加速客户实现二氧化碳排放目标
碳化硅是高功率、高电压应用（如太阳能逆变器、电机驱动和工业应用）的理想材料。在这里，我们以不断增长的电动汽车（EV）领域为例，碳化硅在减少CO2排放方面发挥了非常强的促进作用。我们首先用一个简化的图表显示了碳化硅（和氮化镓）在EV中可以发挥作用的部件。
为进行详细分析，我们以车载充电器（OBC）为例，它将110/220V交流电源转换为高压电池（800V），也可以从800V放电（并逆变）回110/220V交流电，在停电时为您的家庭供电，并且还提供降压DC-DC转换器，为导航、座椅电机、传感器等低压（12V）应用供电。
800V系统使用额定1,200V的器件，因此纳微的G3R75MT12K碳化硅MOSFET是对相同电压和类似RDS(ON)硅IGBT的升级之选。总而言之，碳化硅器件可节能28%，其中效率提升节省了34.5kg碳足迹，并且由于铝制外壳/散热器重量减轻，去物质化的角度减少了8kg的碳排放。
每出货1颗碳化硅MOSFET可减少25kg CO2排放
从硅IGBT升级到碳化硅FET时，整体的计算方法相同，但结果却大相径庭。生长一个碳化硅晶圆所需的电能比硅多，因此生产一个碳化硅FET需要大约多5倍的能量，也就是多5倍的CO2排放。然而，由于碳化硅器件用于高功率、长寿命的应用，系统从去物质化（8.8kg）和系统效率提升（16.9kg）带来累积CO2减排效益——与硅相比，碳化硅的总体预计CO2效益为25.2kg。9
纳微半导体致力于企业和整个行业的电气化创新和CO2减排，努力实现巴黎协定所设定的目标。
通过追踪氮化镓和碳化硅器件的总出货量，并估算使用时间来计算CO2减量的累计总量。
截止到2023年8月底，纳微已出货超过1亿颗氮化镓功率芯片和1200万颗碳化硅功率器件，实现了大约20万吨CO2的减排。
截止到2023年8月底，纳微的氮化镓功率芯片和碳化硅功率器件，实现了大约20万吨CO2的减排。
预计到2050年，氮化镓和碳化硅可每年减排60亿吨CO2。
参考和引用资料
1 来自纳微的信息，DNV GL、EPA、IEA、国际可再生能源署（IRENA）。根据需求和能效CO2减排14亿吨；假设电费为每千瓦时0.12美元，碳与电力比为每千瓦时0.00071吨，与EPA的边际排放率一致。
2 根据EPA等效计算器：https://www.epa.gov/energy/greenhouse-gas-equivalencies-calculator
3 国际能源署（IEA）2021年的“世界能源展望”为清洁能源转型的关键节点提供了一个重要指南，展望了未来的机会、利益和风险。https://www.iea.org/reports/world-energy-outlook-2021 “2021年能源效率”是IEA对全球能源效率发展年度更新。2021年版探讨了经济整体和部门层面能源效率市场的最近趋势，包括政策和投资方面的发展。https://www.iea.org/reports/energy-efficiency-2021
4 纳微基于以下数据进行估算：a) 纳微服务器/数据通信预测和AAAS数据，b) 每千瓦时0.12美元，c) 硅与氮化镓的成本/瓦，d) 数据中心负载情况。
5 Enphase Energy在2021年7月26日纳微于纽约举办的投资者日活动上背书：https://navitassemi.com/enphase-customer-testimonial-navitas-semiconductor-investor-day-july-26th-2021-at-nasdaq-new-york/
6 2023年8月，纳微发布了搭载GaNSafe功率芯片的CRPS185 3200W AC-DC服务器电源。
7 纳微估算与基于硅的6.2kW家用逆变器相比，假设基于氮化镓逆变器能够使能耗损失减少40%，逆变器成本将降低25%。
8 碳足迹低10倍：纳微和Earth-Shift Global根据生命周期分析，2021年为4倍，到2022年为10倍。根据纳微和Earth-Shift Global基于65W充电器的生命周期分析，高达30%。
9 根据纳微预估以及来自第三方机构Earth-Shift Global对制造和运输的估算，以及纳微对11kW 3合1车载充电机系统平台设计的分析。纳微 G3R75MT12K与Si IGBT 1200V、35A。根据美国和欧盟模型。
本可持续发展报告是纳微整体环境、社会和治理承诺的一部分。更多信息，请参考纳微官方网站上的ESG页面。
本报告使用术语‘C02’作为EPA定义的‘CO2当量’（或CO2e）的总称。