IDTechEx-Bericht: Dekarbonisierung der Elektronikindustrie durch nachhaltige Fertigung

Der IDTechEx-Bericht „Sustainable Electronics Manufacturing 2023-2033“ untersucht Möglichkeiten für nachhaltige Innovationen und neue Fertigungsansätze. Der Bericht konzentriert sich auf die grundlegenden Bausteine der Elektronik – Leiterplatten (PCBs) und integrierte Schaltkreise (ICs).

(Bild: IDTechEx)

Nachhaltige Elektronik

Die Nachhaltigkeit in der Halbleiter- und Elektronikindustrie wird durch staatliche Vorgaben und grüne Investitionsinitiativen vorangetrieben. Immer wichtiger für das Überleben traditioneller Hersteller sei die bewusste Entscheidung der Öffentlichkeit, nur noch bei Unternehmen zu kaufen oder sogar nur noch für Unternehmen zu arbeiten, die nachhaltigen Praktiken den Vorzug geben.

Umweltbewusstsein werde oft als Hindernis wahrgenommen, das mit bürokratischen Vorschriften und aufwändiger Offenlegung verbunden ist. Unternehmen, die sich dem Umweltschutz verschrieben haben, sollen jedoch langfristig davon profitieren, und so werde die negative Wahrnehmung durch die einer Chance ersetzt. Die Einführung emissionsarmer Herstellungsverfahren oder die Einführung von Materialrecycling- und Rückgewinnungssystemen könnte eine finanziell kluge Entscheidung sein, die die Möglichkeit bietet, die mit Energieverbrauch, Abfallbehandlung und überflüssigen Schritten verbundenen Kosten zu senken. Durch die Priorisierung des Umweltschutzes sei die Branche der Zeit voraus, wenn die Gesetzgebung strenger wird, und gleichzeitig könnten die einzelnen Unternehmen von ausgewiesenen ESG-Investitionen profitieren.

Da die Energiepreise weltweit steigen, sollen Niedrigtemperatur- und Schnellverarbeitungsmethoden immer attraktiver werden. Einige dieser Verfahren nutzen additive Ansätze, die den Abfall reduzieren, indem sie Material nur dort drucken, wo es benötigt wird. Dies erspare den Herstellern die Kosten und Emissionen, die mit überschüssigen Materialien und Ätzungen verbunden sind, die bei der traditionellen subtraktiven Fertigung erforderlich sind. Durch die Umstellung auf additive Verfahren zur Herstellung von Leiterplatten könne beispielsweise der Wasserverbrauch um bis zu 95% gesenkt werden.

Die Analyse von IDTechEx geht davon aus, dass die additive Fertigung für die Skalierung flexibler Leiterplatten von besonderer Bedeutung sein wird. Flexible Leiterplatten seien ein wichtiger Bestandteil der aufstrebenden Elektronikindustrie, da sie eine größere Vielfalt an Anwendungen ermöglichen als herkömmliche Elektronik. Flexible Leiterplatten erfordern von Natur aus eine Überarbeitung der traditionellen Verarbeitung – zum Beispiel die Verwendung von Kunststoff oder Papier anstelle von herkömmlichen FR-Substraten. Die Einführung einer neuen Technologie biete Raum für weitere Veränderungen, wie den Übergang zu neuen Materialien und additiven Verfahren. Die Verarbeitung bei niedrigen Temperaturen könne auch für Leiterplatten aus Kunststoffen wie Polyethylenterephthalat (PET) unabdingbar sein, da diese relativ geringe Wärmetoleranzen aufweisen.

Digitalisierung für eine intelligente Fertigung

Eine nachhaltige Elektronikfertigung biete viele Möglichkeiten, um effizienter zu werden, Abfall zu reduzieren und die Kosteneffizienz zu verbessern. Die nachhaltige Fertigung könne durch künstliche Intelligenz und das Internet der Dinge erleichtert werden. Der Einsatz intelligenter digitaler Fertigungsmethoden zur Automatisierung von Prozessen und der Einsatz von Sensortechnologie zur Erkennung von Leckagen und unsachgemäßem Materialeinsatz könne Unternehmen dabei helfen, Abfall zu minimieren und überschüssige Kosten zu senken.

Die digitale Datenanalyse könne wiederum dazu beitragen, überflüssige Arbeitsschritte zu beseitigen, und aufzeigen, worauf sich die Bemühungen konzentrieren sollten, um übermäßigen Material- und Energieverbrauch zu vermeiden. Die Digitalisierung werde immer beliebter, und viele bekannte Marken sollen dem Bericht nach ähnliche Maßnahmen umsetzen. Ende 2021 gab Apple bekannt, dass es dem Programm Sustainable Semiconductor Technologies and Systems (SSTS) beigetreten ist, das vom belgischen Forschungsinstitut imec ins Leben gerufen wurde, um die Umweltauswirkungen der Halbleiterfertigung zu verringern. Das SSTS-Programm von imec ziele darauf ab, die Nachhaltigkeit durch den Einsatz digitaler Lösungen zu verbessern, die bei der Modellierung weniger verschwenderischer Fertigungsmethoden helfen können. Neben Apple arbeitet das imec auch mit Microsoft und Amazon zusammen.

Ausblick

Die Verringerung des CO2-Fußabdrucks der Elektronikindustrie scheint eine gewaltige Aufgabe zu sein, insbesondere für Hersteller, die nur ungern von traditionellen Methoden abrücken. Auf der ganzen Welt zwingen Regierungen und Verbraucher die Hersteller dazu, eine größere Verantwortung bei der Reduzierung ihrer Emissionen zu übernehmen. IDTechEx ist der Ansicht, dass Unternehmen durch die Einführung nachhaltiger Fertigungsmethoden nicht nur finanziell profitieren würden, sondern auch ihre Umweltauswirkungen verringern könnten. Eine Analyse und Untersuchung nachhaltiger Innovationen in diesem Bereich findet sich im IDTechEx-Bericht „Sustainable Electronics Manufacturing 2023-2033“.

Dieser Bericht analysiert die Innovationen, die darauf abzielen, die Elektronikfertigung nachhaltiger zu gestalten, und wie sie eingesetzt werden. Er untersucht den aktuellen Stand und Trends in den Bereichen Technologieleistung, Lieferkette und Fertigung. Außerdem werden Herausforderungen, der Wettbewerb und die Innovationsmöglichkeiten im Bereich der nachhaltigen Elektronikfertigung aufgezeigt.