Emisiones en Fabricación de Semiconductores: El ACV Completo

Las emisiones de la fabricación de semiconductores se sitúan en la intersección de dos presiones urgentes: una industria que crece más rápido que casi cualquier otra en el planeta, y un entorno regulatorio que exige datos de carbono a nivel de producto con una precisión creciente. La producción de circuitos integrados genera por sí sola 185 millones de toneladas de CO₂ equivalente al año, lo que la convierte en una fuente relevante de emisiones a escala global. Sin embargo, la estructura de esas emisiones, repartida entre gases de proceso directos, electricidad adquirida y cadenas de suministro extensas, las hace genuinamente difíciles de medir y aún más difíciles de reducir. Este post explica de dónde vienen realmente las emisiones de la fabricación de semiconductores, por qué la fase de manufactura domina la huella de formas que a menudo sorprenden a los equipos de ACV, y qué implica aplicar un enfoque riguroso según ISO 14040/44 a la producción de chips.

Puntos Clave

• Un nodo lógico N2 avanzado genera aproximadamente 1.600 kg de CO₂e por oblea, con el grabado en seco y la litografía representando casi el 40% del total de emisiones.
• Las emisiones de Alcance 2 derivadas del consumo eléctrico suponen el 60% de la huella de carbono total de la fabricación de chips, lo que evidencia la necesidad de procesos más eficientes energéticamente y fuentes de energía bajas en carbono.
• Las emisiones de Alcance 3 en el sector semiconductor se han multiplicado por siete, pasando de 11,7 millones de toneladas métricas de CO₂e en 2015 a 87,4 millones en 2023.
• Los compuestos fluorados volátiles representan típicamente entre el 80 y el 90% de las emisiones directas de Alcance 1 no controladas en la fabricación de dispositivos semiconductores, de pantallas y fotovoltaicos.
• El ACV alineado con ISO 14040/44 se está consolidando como el estándar de la industria para el cálculo defendible de la huella de carbono de producto (PCF), y los fabricantes líderes ya publican resultados verificados por terceros.

Por Qué la Fase de Fabricación lo Domina Todo

Cuando los equipos de sostenibilidad piensan en la huella de carbono de un producto, suelen asumir que el fin de vida o la logística son los principales responsables. La fabricación de semiconductores desmonta esa idea por completo. En este sector, la historia del carbono gira casi en su totalidad en torno a lo que ocurre dentro de la fábrica.

Tomemos los datos de benchmark de Devera para un portátil, calculados con metodología ISO 14040/44. La huella de carbono mediana de un portátil es de 215,10 kg CO₂e, y la fabricación representa el 24,7% del impacto total del ciclo de vida. Esa proporción parece significativa hasta que se tiene en cuenta que los componentes semiconductores del portátil acumulan su propia huella embebida, calculada por separado a nivel de oblea, que alimenta directamente esas cifras de fabricación. Dicho de otro modo, la huella del chip es una huella dentro de otra huella.

La fabricación de semiconductores es un proceso con una alta intensidad de carbono, y la fabricación de obleas emerge como la fuente dominante de emisiones. A medida que los diseños incorporan paquetes más complejos y un mayor número de chips, las emisiones de la fabricación de obleas escalan rápidamente, superando con creces las de la fase de ensamblaje.

A medida que la tecnología de semiconductores avanza, la energía necesaria para fabricar cada oblea no deja de crecer. Un nodo lógico N2 avanzado genera aproximadamente 1.600 kg de CO₂e por oblea, con el grabado en seco y la litografía aportando casi el 40% del total de emisiones. Para ponerlo en perspectiva, eso equivale aproximadamente a la huella de carbono completa del ciclo de vida de entre siete y ocho portátiles, concentrada en una sola oblea antes de que un solo chip haya sido ensamblado o enviado.

Otra comparación reveladora: los datos de ACV de Devera muestran que un neumático de coche tiene una huella mediana de 41,41 kg CO₂e, con las materias primas representando el 65,0% de esa cifra. Una oblea de chips a 1.600 kg de CO₂e la supera en casi 39 veces, pese a ocupar una fracción minúscula de la masa física. La energía y la química de proceso comprimidas en unos pocos cientos de micrómetros de silicio son, sencillamente, extraordinarias.

Las Tres Fuentes de Emisiones que Debes Entender

Alcance 2: El Problema de la Electricidad

Las emisiones de Alcance 2 procedentes del consumo eléctrico representan ya el 60% de la huella de carbono total de la fabricación de chips. Las fábricas funcionan de forma continua, manteniendo condiciones de sala limpia ultraestrictas las 24 horas del día, y los equipos implicados, en particular los sistemas de litografía EUV, demandan cantidades enormes de energía. La energía necesaria para operar las instalaciones de producción de semiconductores es inmensa: están repletas de herramientas de fabricación y requieren un control riguroso de la temperatura y la humedad. La electricidad consumida en estas instalaciones, generada frecuentemente a partir de fuentes no renovables, contribuye de forma significativa a las emisiones de carbono del sector.

La combinación energética del país o región donde opera una fábrica tiene, por tanto, un efecto desproporcionado en su huella de Alcance 2. Esta es exactamente la clase de variable que un análisis de ciclo de vida adecuado debe capturar, ya que dos fábricas por lo demás idénticas que operen con redes eléctricas distintas pueden producir resultados de PCF radicalmente diferentes para el mismo producto.

Alcance 1: Los Gases Fluorados

Esta es la parte de las emisiones de la fabricación de semiconductores que desafía la intuición. Los gases utilizados en el grabado de obleas y la limpieza de cámaras no son CO₂ ni metano. Son compuestos fluorados, y sus potenciales de calentamiento son órdenes de magnitud superiores.

El NF₃ tiene un potencial de calentamiento global de 16.100 a 100 años, mientras que el SF₆ alcanza los 23.500, frente al CO₂ que se sitúa en 1. A diferencia de muchos otros gases de efecto invernadero, los gases fluorados no tienen fuentes naturales significativas y proceden casi en su totalidad de actividades humanas, incluida la fabricación de semiconductores.

La industria electrónica ha logrado avances notables en los últimos 25 años para reducir la intensidad de emisión de estos compuestos fluorados volátiles de larga vida, que típicamente representan entre el 80 y el 90% de las emisiones directas de Alcance 1 no controladas. La palabra “no controladas” es relevante. Aunque las tasas de emisión normalizadas han disminuido en términos de emisiones de CO₂ equivalente por superficie de dispositivos producidos, las emisiones absolutas de compuestos fluorados del sector han seguido creciendo a una tasa compuesta anual del 3,4% entre 1995 y 2020.

Esa trayectoria está atrayendo ya la atención regulatoria. La Unión Europea actualizó su reglamento sobre gases fluorados en marzo de 2024 como preparación para límites más estrictos en su producción. Para 2030, la Comisión Europea evaluará si imponer una cuota para el uso de HFC en semiconductores, y un nuevo formato de notificación anual entró en vigor en marzo de 2025.

Alcance 3: La Cola que se Expande Rápidamente

Quizás la dimensión más infravalorada de las emisiones de la fabricación de semiconductores sea la del Alcance 3. Las emisiones de Alcance 3 del sector se han multiplicado por siete, pasando de 11,7 millones de toneladas métricas de CO₂e en 2015 a 87,4 millones en 2023. Ese ritmo de crecimiento no tiene contrapartida en reducciones equivalentes en otras áreas.

Las emisiones de Alcance 3 son los principales contribuyentes a las emisiones de la industria de fabricación de chips y representan aproximadamente el 40% de las emisiones de carbono de los fabricantes. Las obleas sin procesar, los gases de proceso y los metales figuran entre los peores en esta categoría.

El Semiconductor Climate Consortium ha respondido publicando directrices sectoriales específicas de Alcance 3. Uno de los principales motores para la creación del Semiconductor Climate Consortium en 2022 fue la necesidad de alinear los cálculos de emisiones de GEI en toda la cadena de suministro de semiconductores. El SCC publicó su primer documento de alineación con recomendaciones para calcular las emisiones de la Categoría 1 del Alcance 3, que constituyen una parte sustancial del Alcance 3 para la mayoría de las empresas.

Cómo Se Aplica la Metodología ACV a la Producción de Chips

Aplicar ISO 14040/44 a los productos semiconductores es metodológicamente exigente, pero cada vez más esperado. Samsung Semiconductor estableció una metodología de ACV basada en los estándares internacionales ISO 14040, 14044 e ISO 14067 para el cálculo de emisiones de carbono, y completó la validación por terceros de la metodología establecida. Esa validación fue realizada por DNV, uno de los organismos de certificación independiente más reconocidos del mundo, y cubre la cadena completa desde la extracción de materias primas hasta la fabricación, el ensamblaje y las pruebas del chip.

El desafío práctico es la definición del alcance. Un análisis de la cuna a la puerta (desde la materia prima hasta la salida de la fábrica) captura las emisiones dominantes de fabricación, pero omite los impactos de la fase de uso. Un enfoque de la cuna a la tumba, como requiere ISO 14067, añade la energía consumida por el chip a lo largo de su vida operativa, incluidas las contribuciones de los centros de datos y la computación en el edge. El ACV puede seguir un enfoque de la cuna a la tumba que cubra el ciclo de vida completo, o centrarse en una parte de él, como la fase de producción, siguiendo un enfoque de la cuna a la puerta.

Para los equipos de sostenibilidad y ACV integrados en cadenas de suministro de electrónica, la elección de la unidad funcional es crítica. Reportar a nivel de oblea, a nivel de chip o a nivel de componente ensamblado produce cifras distintas, lo que explica por qué las comparaciones entre empresas siguen siendo difíciles sin reglas de categoría de producto estandarizadas.

Se espera que los resultados del ACV apoyen tanto el reporte a nivel de producto como el corporativo, incluyendo los estándares del GHG Protocol que cubren los alcances 1, 2 y 3, y la Directiva de Informes de Sostenibilidad Corporativa. Las huellas de carbono de producto, construidas sobre metodologías de ACV conforme a ISO 14040/14044 y centradas en las emisiones de carbono, están comenzando a adoptarse en el sector y pueden comunicarse a través de una Declaración Ambiental de Producto (DAP).

La Presión Regulatoria que se Intensifica sobre la Industria

El alcance de la CSRD, diseñada para cubrir a un gran número de empresas de la UE, fue revisado de forma sustancial por el Paquete de Simplificación Ómnibus I de la UE, acordado provisionalmente por el Parlamento Europeo en diciembre de 2025 y avanzando formalmente por el proceso legislativo en 2026. De forma significativa, los requisitos de divulgación del Alcance 3 se han mantenido incluso tras esa simplificación. Las obligaciones de divulgación de GEI del Alcance 3 se han preservado en las normas ESRS simplificadas.

Para los fabricantes de semiconductores y las marcas que los adquieren, esto tiene dos implicaciones. Primera, los datos de carbono verificados a nivel de producto se están convirtiendo en un requisito de aprovisionamiento, ya que los grandes compradores tienen sus propias obligaciones de CSRD. Segunda, las empresas que no puedan demostrar transparencia metodológica corren el riesgo de quedar excluidas de las cadenas de suministro.

Con aproximadamente el 80% de las emisiones de la fabricación de semiconductores encuadrándose en categorías de Alcance 1 o Alcance 2, las fábricas controlan una gran parte de su perfil de GEI. Ese grado de control directo es, en realidad, una ventaja desde el punto de vista de la medición: las emisiones están en gran medida dentro del límite de la organización que realiza el ACV, lo que las hace auditables y mejorables.

Nuestra guía de Sostenibilidad en Electrónica de Consumo cubre con más detalle el panorama regulatorio en la parte final de la cadena, incluyendo cómo se espera que las marcas de hardware comuniquen las emisiones embebidas de chips a reguladores y clientes.

Dónde Están los Puntos Críticos y Cómo Identificarlos

Una buena práctica de ACV en la fabricación de semiconductores implica ir más allá del reporte de alcance a nivel corporativo e identificar los puntos críticos a nivel de proceso. Los modelos a nivel de proceso muestran que el consumo eléctrico de la litografía aumenta con cada nodo tecnológico, impulsado por las elevadas demandas energéticas de las herramientas de exposición avanzadas y la creciente complejidad de los pasos de patterning necesarios.

El análisis de puntos críticos es la disciplina que transforma los datos brutos del ACV en hojas de ruta de reducción accionables. Sin él, los equipos de sostenibilidad se quedan con una cifra de huella total pero sin palancas claras sobre las que actuar. El benchmark de Devera para un portátil, con su 24,7% de participación en la fase de fabricación, ilustra un patrón habitual: la etapa de fabricación parece menor que las materias primas o la fase de uso en términos porcentuales, pero al descomponerla en subprocesos, herramientas y gases específicos dentro de la fábrica suelen dominar de formas que el reporting agregado oscurece.

Se proyecta que las emisiones de semiconductores aumenten significativamente, alcanzando 277 millones de toneladas métricas de CO₂e para 2030. Esa previsión convierte la identificación y mitigación de los puntos críticos de emisión no solo en un ejercicio de sostenibilidad, sino en una cuestión crítica para el negocio, especialmente a medida que los mecanismos de precio del carbono y de ajuste en frontera amplían su alcance.

Palancas de Descarbonización Disponibles Hoy

Existen varias palancas técnica y comercialmente viables para reducir las emisiones de la fabricación de semiconductores en los tres alcances.

Compra de electricidad renovable. Dado que el Alcance 2 impulsa el 60% de las emisiones en la fase de fabricación, la transición de las fábricas a contratos de compra de energía respaldados por generación renovable ofrece la mayor oportunidad de reducción a corto plazo. La distinción entre Alcance 2 basado en mercado y basado en localización es especialmente relevante aquí, ya que el método elegido puede afectar las cifras reportadas de forma muy significativa.

Sistemas de abatimiento para gases de proceso. Una metodología innovadora para la reducción de emisiones de GEI en la industria de semiconductores utiliza sistemas de abatimiento avanzados con referencia a los métodos publicados del Mecanismo de Desarrollo Limpio. La metodología propuesta muestra un potencial prometedor, con reducciones sustanciales en las emisiones de compuestos fluorados y NF₃, posicionando al sector semiconductor como un actor clave en la mitigación del cambio climático. Los resultados principales indican que, aplicando los sistemas de abatimiento más avanzados, se pueden lograr reducciones significativas en los GEI objetivo.

Optimización de procesos a nivel de nodo. No todos los pasos de litografía requieren la misma intensidad energética. Ejemplos reales en litografía, grabado y procesos húmedos demuestran cómo las estrategias de optimización orientadas al clima pueden reducir significativamente la huella ambiental global del sector semiconductor.

Colaboración con proveedores en Alcance 3. Dado que las emisiones de la cadena de suministro aguas arriba representan ya la parte de más rápido crecimiento del impacto total del sector, solicitar datos de PCF a los proveedores de materias primas y gases especiales ha dejado de ser opcional. Las directrices de Categoría 1 del Alcance 3 del SCC ofrecen un marco de partida que reduce la fragmentación metodológica entre los distintos niveles de la cadena de suministro.

Preguntas Frecuentes

¿Cuáles son las principales fuentes de emisiones en la fabricación de semiconductores? Las emisiones de la fabricación de semiconductores proceden de tres fuentes principales: el consumo eléctrico para operar fábricas y salas limpias (Alcance 2), los gases de proceso fluorados de alto potencial de calentamiento utilizados en el grabado y la limpieza de cámaras (Alcance 1), y los impactos de la cadena de suministro aguas arriba, incluyendo obleas sin procesar, metales y productos químicos especiales (Alcance 3). La electricidad representa aproximadamente el 60% de la huella de la fase de fabricación, mientras que los compuestos fluorados dominan las emisiones directas no controladas.

¿Cómo se utiliza el ACV para medir la huella de carbono de los productos semiconductores? El análisis de ciclo de vida conforme a ISO 14040/44 e ISO 14067 define una unidad funcional (como un chip ensamblado o una oblea), establece el límite del sistema (de la cuna a la puerta o de la cuna a la tumba) y cuantifica las emisiones en todas las etapas del ciclo de vida. Fabricantes líderes como Samsung Semiconductor han construido sistemas de ACV alineados con la norma ISO con verificación por terceros, cubriendo la extracción de materias primas, la fabricación de obleas en front-end, el ensamblaje y las pruebas. La huella de carbono de producto resultante puede comunicarse como una Declaración Ambiental de Producto (DAP) o divulgarse bajo la CSRD.

¿Por qué las emisiones de Alcance 3 crecen tan rápidamente en el sector semiconductor? Las emisiones de la cadena de valor se han multiplicado por siete en menos de una década, principalmente porque la creciente complejidad de los chips exige materias primas más especializadas, más gases de proceso y cadenas de suministro más largas e intensivas en carbono. A medida que los nodos avanzados sustituyen a los heredados, el volumen de materiales e insumos energéticos por oblea crece, multiplicando los impactos aguas arriba. Al mismo tiempo, la CSRD y los SBTi obligan ahora a las empresas a rastrear y divulgar estas emisiones de la cadena de valor, lo que ha hecho visibles y reportables flujos de Alcance 3 que antes pasaban inadvertidos.

¿Qué marcos regulatorios se aplican a los fabricantes de semiconductores en materia de reporte de emisiones? Los fabricantes de semiconductores que operan en la UE o le suministran se enfrentan a obligaciones que se superponen: la CSRD (que requiere divulgación de Alcance 1, 2 y 3 conforme a ESRS E1), el reglamento de gases fluorados de la UE sobre el uso y notificación de compuestos fluorados, e ISO 14067 para la comunicación de la huella de carbono a nivel de producto. El Semiconductor Climate Consortium ha publicado directrices sectoriales específicas de Alcance 3 para ayudar a las empresas a alinear su metodología de reporte en toda la cadena de suministro. Las empresas sujetas a la CSRD también deben obtener aseguramiento de terceros sobre las cifras divulgadas.

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Para los equipos de sostenibilidad que necesitan cifras auditables, no estimaciones aproximadas, la complejidad de las emisiones de la fabricación de semiconductores exige una plataforma construida en torno a la propia metodología. ISO 14040/44 mapeado a tu propia lista de materiales, con factores de emisión de Ecoinvent y DEFRA, trazables hasta el paso de proceso: eso es lo que ofrece Devera. Tanto si calculas la huella embebida de un componente de chip, comparas una línea de productos con referencias del sector o preparas datos de PCF verificados para una divulgación CSRD, descubre cómo Devera gestiona el ACV de semiconductores y electrónica y explora la plataforma para el tamaño de tu cartera.