先进制程晶圆厂太耗电，2025年台积电将吃掉全台12%电力

8月25日消息，据彭博社报导，为制造制程更先进、耗电更少的芯片，往往制造需要大量的电力。光刻机巨头ASML最先进极紫外（EUV）光刻机，每台预估耗电1MW（megawatt，百万瓦），约为前几代设备的10 倍，加上制造先进制程芯片还没有其他替代设备，因此半导体产业蓬勃发展，恐严重影响全球减碳进度。

芯智讯早在2017年的文章《未来数年，“缺电”将成台湾半导体产业最大威胁！》当中就曾指出，而EUV光刻机之所以耗电，主要是由于“EUV 的能源转换效率（wall plug efficiency）只有 0.02% 左右。而造成转换率低的一大原因是，极紫外光本身的损耗过大。

极紫外光物理特性与一般常见的紫外光差异极大。这种光非常容易被吸收，连空气都不透光，所以整个生产环境必须抽成真空；同时，也无法以玻璃透镜折射，必须以硅与钼制成的特殊镀膜反射镜，来修正光的前进方向，而且每一次反射仍会损失 3 成能量，但一台 EUV 机台得经过十几面反射镜，将光从光源一路导到晶圆，最后大概只能剩下不到 2% 的光线。”这也是 EUV 机台如此耗电的主因之一。

如果按照前面的EUV能源转换效率只有0.02% 来计算，目前先进的能输出 250 瓦功率的 EUV的机台，需要输入0.125万千瓦的电力才能达到，这个耗电量是传统氩氟雷射的 10 倍以上。换句话来说，就是一台输出功率250W的EUV光刻机工作一天，将会消耗3万千瓦时，也就是说，一年的耗电量就超过1000万千瓦时。        ·

报道称，台积电目前拥有80 台EUV 设备，且正在安装新一代的EUV设备。照此估算，台积电一年，仅这80台EUV光刻机的耗电量将高达8亿千瓦时。而这也仅仅只是台积电晶圆制造的上百个环节当中最为耗电的一个部分。

根据数据统计，台积电2020年的耗电量达到了160亿千瓦时，占据整个台湾5.9%的用电总量。2021年台积电实际用电量已接近170亿度。另外，由于近两年的缺芯推动了台湾岛内晶圆厂的建设开始加码。资料显示，今明两年，台积电将在台湾岛内兴建11座晶圆厂，其中大部分为生产3nm及2nm先进制程的晶圆厂。由于这些尖端制程晶圆厂必须用到EUV光刻机，因为耗电量将会进一步大幅增长。

彭博社称，照这样运作，预计2025 年，台积电的耗电量将将占全台湾整体能源消耗的12.5%，较2020年的近6%还要高出1倍。除了台积电，美光台中厂也使用至少一种EUV 设备。

彭博分析师Charles Shum 预估，3 年内台湾的晶圆代工厂四分之一芯片制造都需要用到EUV 设备。

台湾中央大学管理讲座教授梁启源也认为，除非晶圆厂开始自己盖发电厂，否则台湾没有足够电力满足产业需求。

绿色和平组织的气候和能源活动家Tracy Cheng 指出，半导体厂对台湾经济至关重要，其他地区恐会更强烈感受到电力短缺影响，且缺电肯定会发生，“台积电占用全台湾大部分能源供应，损害其他产业。”

台积电生产对环境的影响程度，主要取决于发电来源。研究业者Imec 永续发展专案主管Lars-Ake Ragnarsson 指出，台湾有许多需要运行如此高耗能设备的晶圆厂，使可再生能源更重要紧迫，但台湾却严重依赖化石燃料。

台湾政府2016 年制定目标，到了2025 年，20%电力来自可再生能源。然而7 月最新能源审查显示，截至2021 年底，只有6% 电力是可再生能源，促使当局下调2025 年目标至15%。

整体来说，虽然有机会找到更环保的方式制造芯片，但没有任何厂商愿意放慢脚步。Ragnarsson 认为，半导体产业发展过于迅速，也有很多问题需解决，但这需要时间和成本，如果什么都不做，问题只会更糟。

编辑：芯智讯-浪客剑