芯片製造,有多耗電?_風聞
根新未来-2022-08-28 08:11
文/觀察未來科技
芯片製造是一個極其耗電的過程。芯片製造每一個都需要經過3000多道工序才能完成,而這其中需要用到大量的半導體設備,並一直維持“恆温”、“高壓”等各種複雜環境,這一切都需要“電”,“製程”越先進,用的電就越多。在眾多設備中,光刻機的耗電量尤為巨大。
**據彭博社報道,ASML新一代EUV每台耗電約1百萬瓦,三星、台積電等芯片製造大廠能源消耗巨大;**台積電對化石燃料高度依賴,2025年耗能估佔中國台灣省的12.5%。世界僅此一家的EUV公司ASML,旗下新一代的EUV光刻機耗資高達1.5億美元,包含10萬個部件和長達2公里的佈線。

**EUV巨大的耗電背後,一方面,****EUV光刻機體現着更先進芯片的製造過程正變得複雜和能源密集。**ASML當前每台EUV的額定耗電量約為1百萬瓦,約為前幾代設備的10倍,但由於沒有替代品來製造最先進的半導體,芯片行業可能成為減少全球碳排放的重要絆腳石。台積電為業界擁有最多EUV光刻機的公司,公司目前已有超過80台EUV,新一代設備還在安裝中。預計到2025年,僅台積電一家公司就將佔全中國台灣省整體能源消耗的12.5%,遠高於2020年時的6%。
EUV之所以耗電量如此高,一是需要激光高功率的極紫外光,需要通過功耗極大的激光器,這個過程會產生大量熱量,因此也需要優秀且完備的冷卻、散熱系統來保證設備正常工作,而激發極紫外光和冷卻散熱都需要消耗大量電力。
二是光前進到晶圓的過程中,需要經過十幾次反射鏡修正光路方向,而每經過一次反射,會有約30%的損耗,最終大約只有不到2%的光線到達晶圓。過程中損耗的能量,也大量會轉化成熱量,這又帶來大量的散熱工作,又轉化成電力消耗。
三是晶圓廠許多時候為提高產能,會進一步提升光源功率,從而提升曝光的節奏,這又帶來更多的用電。總的來看,EUV光刻機的耗電問題,本質是從光源激發到晶圓生產過程中極低的能源轉換率,這也為如何節省能耗提供了路徑。
並且,對於芯片製造的能源消耗問題,環保組織綠色和平(Greenpeace)氣候能源項目主任鄭楚忻曾表示,缺電必然發生,其他行業將受其牽連。比利時微電子研究中心(Imec)Lars-AkeRagnarsson指出,在使用高耗能設備的芯片廠,再生能源變得緊急且必要。
高能耗背後的電力危機,依然只能從技術層面來根本性的解決,芯片製造,如何省電,已經成了一個亟待解決的問題。