日澳攜手在澳洲地底封存CO2,每年可封存1000萬噸,佔目前全球總封存量25%
日澳攜手在澳洲地底封存CO2,每年可封存1000萬噸,佔目前全球總封存量25%

為了降低與減緩全球暖化和氣候變遷,減少二氧化碳的排放量已是當務之急,但是要如何將二氧化碳捕獲與封存更重要的課題。東京電力控股與中部電力共同出資的JERA與東京瓦斯、INPEX,將參與澳洲石油天然氣公司Santos所策劃的全球最大級碳捕捉與封存(Carbon capture and storage,CCS)計畫。

CCS封存示意圖
CCS封存示意圖
圖/ 取自GCCSI.jpg

這個計劃目前規劃除了將天然氣生產過程中產生的CO2埋藏在地底外,也正在研討將在日本所產生的CO2透過海運來處理,預計投資金額將高達1000億日圓,此將是日澳共同合作滿足亞太地區減碳需求的重要行動,也是實現「2050淨零碳排」的重要關鍵。

CO2回收、運輸和封存是實現淨零碳排的有力手段

將資源開採時所釋放的CO2加以埋藏需要「CO2回收」、「運輸」、「封存」3步驟,而這一連串的技術被稱為CCS。聯合國政府間氣候變化專門委員會(IPCC)最新報告也重申 CCS 技術在實現全球氣候目標中的關鍵作用。被視為達成日美歐所揭櫫「2050淨零碳排」目標的有力手段。

為了達成「2050淨零碳排」需要每年封存超過50億噸的CO2,現在CO2整年的可封存容量約為1.5億噸,但由於回收不及,實際上所能封存的量僅每年4000萬噸左右。

CCS設施可封存容量變化
CCS設施可封存容量變化
圖/ 取自GCCSI.jpg

據《日本經濟新聞》報導,澳洲石油天然氣公司Santos正計畫於澳洲北部建造每年1000萬噸規模的CCS基地,目標放在2025年啟動。這相當於全球運轉中之CCS設備封存總量的25%,將成為世界最大級基地;目前日本已有3間公司正研討投資此計畫。

在日本也有三菱商事與三井物產研討在美國推動CCS計畫,但僅止於200萬噸級的規模。透過排放大量CO2的電力與天然氣公司參與世界最大級CCS計畫,似乎將能更加速減碳的行動。

CCS的實現仍有待解決國際法規等限制

在澳洲北領地達爾文周邊,有海底天然氣田預估將在數年內枯竭,會在此地封存CO2,除了注入附近新開採之天然氣田產生的CO2,也考慮回收從日本工廠或發電廠所產生的CO2。

若要海運CO2的話,發電廠或企業需要向CCS業務執行公司支付CO2處理費用。JERA與東京瓦斯今後將會先試算從自家電廠或天然氣基地運輸CO2的成本,再依成本與運輸量來判斷是否符合經濟效益。若可行的話,也會尋求日本國內企業的參與。

目前歐盟碳排放交易制度自2022年起每噸在約1萬1500日圓波動,而CCS處理每噸CO2的成本為8000~1萬日圓左右,若要提高價格競爭力,就需要將佔成本7成的CO2分離回收步驟加以效率化。目前三菱重工等已在進行技術改良,以求在數年內將回收步驟費用減半。

每噸二氧化碳交易價格
每噸二氧化碳交易價格
圖/ 取自GCCSI.jpg

在規範海洋廢棄物投棄的倫敦公約中,雖然在2009年修正為允許以CO2封存為目的之海外出口,但至今仍未生效。在規範廢棄物跨國移動的巴塞爾公約中,則未規範CO2。現況是處於灰色地帶,若要普及此事業,還有待國際法的修訂。

另外,運輸方法也是課題。以氣體的話體積大,不適合大量運輸。若要採海運的話便有必要將其高壓液化來縮小體積。現在運作中的液化CO2船都是食品添加物取向的運輸。還不存在以CCS為目的之運輸船。JERA等有研發專用船的計畫。日本造船業也正在朝商業化邁進。

CCS近年大幅成長,已有建立獲利模式的實例

據澳洲智庫「GCCSI」表示,全球商用CCS設施在2021年有135處,相較於2020年已翻倍成長。也有許多實例是搭配對即將枯竭的油田壓入CO2,利用其壓力來增產石油的技術來獲利。

這幾年在各國各地區對CCS的豐厚補助下,降低了損益平衡點,也讓CCS計畫大幅增加,澳洲政府3月時已宣布將投入3億美元支持北領地達爾文的低碳排液化天然氣與綠氫生產,以及相關CCS基礎建設。

本次的計畫預期也將獲得澳洲政府的補助。如果能夠從日本輸送CO2的話,也很有可能從東南亞或印度來運送。不僅能夠援助新興國家的減碳計畫,也將成為新的商機。

參考資料:日經GCCSI REPORT[GCCSI]

責任編輯:吳秀樺

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突破摩爾定律極限!台灣奈微光用矽光子技術打造「會聞的晶片」,開創感測新藍海
突破摩爾定律極限!台灣奈微光用矽光子技術打造「會聞的晶片」,開創感測新藍海

在後摩爾定律時代,台灣奈微光不僅是開發出一款新晶片,更在於證明了創新不必只沿著摩爾定律持續追求製程極限,採取橫向發展同樣能找到市場著力點,台灣奈微光正運用 CMOS(Complementary Metal-Oxide-Semiconductor)製程,打造出全球少見、能「嗅聞」世界的感測平台,這場從臺大實驗室技術啟程的冒險,正讓臺灣半導體產業看見另一條通往未來的道路。

跨足大健康與車用,奈微光用矽光子打造感測新藍圖

台灣奈微光所研發的矽光子感測晶片樣品,針對多波段應用所設計的多樣化解決方案。
台灣奈微光所研發的矽光子感測晶片樣品,針對多波段應用所設計的多樣化解決方案。
圖/ 數位時代

正當全球半導體產業競相投入奈米級製程競賽,追求更小、更快的晶片時,台灣奈微光卻選擇了一條截然不同的道路。「我們的核心技術就在於光子 IC 設計。」台灣奈微光董事邱俊榮說明,他們所做的是「光的晶片」,與傳統專注於電子電路的 IC 完全不同。

長久以來,市場上若要製造中長波紅外光的光源,普遍會採用化合物半導體。然而,化合物半導體不僅成本高、良率較低,且在光譜調控上存在不少挑戰,台灣奈微光則突破性地利用 CMOS製程,直接從矽基底打造出中長波紅外光光源,顛覆了以往的作法。

邱俊榮強調,這都要歸功於臺灣半導體 CMOS 製程的高度成熟與優異良率,讓台灣奈微光能在成本上取得絕對競爭力,打破中長波紅外光技術高昂的門檻。「我們是透過 CMOS的半導體製程設備,把晶片延伸到矽光子光源與矽光子感測器。」他指出,「這就是台灣奈微光最核心的差異化。」台灣奈微光的矽光子技術,也催生出最具顛覆性的應用──微量氣體的連續偵測。傳統上,偵測微量氣體多依賴大型設備,或是藉由薄膜與電化學感測器,體積龐大、造價不菲,且難以持續監測,必須等待薄膜變化才能得到數據,台灣奈微光則運用中長波紅外光,透過氣體吸收特定波長時產生的能量變化,實現即時且連續的濃度偵測。

在應用面,台灣奈微光鎖定「大健康」與「汽車」兩大領域:希望未來能將這項技術導入智慧衣等穿戴裝置,持續監控呼吸與體內氣體變化,也可應用於電動車市場,偵測鋰電池異常釋放的氣體,為車輛安全嚴格把關。

挑戰摩爾定律侷限橫向創新,打開感測市場新局

台灣奈微光持續以矽光子技術挑戰摩爾定律的侷限,開創感測市場新局,展現臺灣半導體橫向創新的實力與決心。
台灣奈微光持續以矽光子技術挑戰摩爾定律的侷限,開創感測市場新局,展現臺灣半導體橫向創新的實力與決心。
圖/ 數位時代

這項突破性的感測能力,也展現出台灣奈微光對半導體產業發展脈絡的深刻洞察,傳統的半導體產業長期依循摩爾定律,追求單位面積內電晶體數量的極大化,也就是線寬持續縮小、功能不斷堆疊,屬於典型的「縱深式」發展,然而,隨著製程推進至1奈米世代,單台曝光機設備高達4億美元,資本支出急遽膨脹,物理極限與成本效益成為產業面臨的重大挑戰。

台灣奈微光選擇另闢蹊徑,他們將半導體製程的應用「橫向」擴展。邱俊榮指出,即便在傳統 IC 領域中,微米級製程線寬早已鮮少被提及,但在感測器等應用領域依然蘊藏廣大潛力,台灣奈微光正是運用這些「尚未被徹底開發」的微米級製程,結合自家的矽光子技術,開發出光源與感測器晶片,創造全新的應用價值,這意味著,臺灣半導體產業不只在奈米級製程領域具備領先地位,還能進一步將既有資產延伸至更多元的應用場景,而不必一味追逐最先進的製程節點。

「我們不是照著摩爾定律的方向往下挖掘,而是打開另一種可能,只要做一些物理上的調整,就能產生中長波的光源,還能偵測中長波紅外光,甚至在同一顆晶片上就可同時偵測到紫外光。」邱俊榮強調,這正是對半導體生命週期的延伸。他也提到,台灣奈微光的目標並非爭奪市場,而是藉由技術替換,協助既有產品升級、實現價值加值(value-add)。

不過,若要讓這項劃時代的光感測技術真正落地並普及至廣大市場,仍需面對商業化與規模量產的多重挑戰。為了推動晶片功能從單一走向多元,並提升其多波段的精確調控能力,台灣奈微光申請了經濟部產業發展署所推動的「驅動國內 IC 設計業者先進發展補助計畫」(簡稱晶創IC補助計畫),期望加速技術成熟與市場部署。

AI時代新戰局,台灣奈微光技術應用的無限可能

此計畫的核心目標,是讓單一晶片實現「多波段(multi-band)有效控制的微分辨識」。過去,台灣奈微光所開發的晶片多以單一功能為主,而透過晶創 IC 補助計畫的資源,將協助他們推進晶片功能的多元化。

這項技術的挑戰,在於如何精準控制多個光譜的發射。邱俊榮形容,以前的設計就像一次將所有光譜全部釋放,現在則能做到「要A動、BC不動」或「C動、AB不動」等更細膩的調控,要達成這種「誰要動、誰不動」的精準控制,必須增添新的光罩設計與更複雜的驅動機制,雖然這意味著更高的開發成本,但能顯著簡化後端機構,加速產品量產與推向市場的進程。

台灣奈微光預計在2026年6月前完成這項技術開發進入投片階段。儘管從投片到實際市場落地仍需時間,但他們已開始與紡織、電動車鋰電池、半導體廠房氣體偵測等產業客戶溝通布局,力求縮短市場開發週期。同時,在迎接AI的時代,數據品質與廣度更是關鍵。邱俊榮認為,台灣奈微光的矽光子感測技術,能為AI提供更精確、即時與連續的數據。透過晶片同時測量多種身體參數並實現每秒連續偵測,將提供豐富且精準的「身體密碼」數據,不僅能協助AI進行更深入的演算找出過去未能捕捉的變化規律,更將賦能AI在大健康等領域做出巨大貢獻。

目前,台灣奈微光正積極與半導體廠房氣體偵測廠商、大健康品牌客戶及跨產業夥伴合作。展望未來,台灣奈微光不僅要透過晶創IC補助計畫將晶片功能多元化,更將持續深化技術,證明台灣半導體產業不只在極限製程上領先,更能橫向開拓無限的市場潛力,為全球帶來前所未有的感測應用突破。

|企業小檔案|
● 企業名稱:台灣奈微光
● 董事長:張坤昱
● 核心技術:CMOS製程的先進矽光子光源晶片模組與感測晶片模組
● 資本額:新臺幣4.5億元

|驅動國內IC設計業者先進發展補助計畫簡介|
在行政院「晶片驅動臺灣產業創新方案」政策架構下,經濟部產業發展署透過推動「驅動國內IC設計業者先進發展補助計畫」,以實質政策補助,引導業者往AI、高效能運算、車用或新興應用等高值化領域之「16奈米以下先進製程」或「具國際高度信任之優勢、特殊領域」布局,以避開中國大陸在成熟製程之低價競爭,並提升我國IC設計產業價值與國際競爭力。

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