EUV光刻機(jī)太耗電，芯片制造商面臨挑戰(zhàn)！
發(fā)布人：旺材芯片
時(shí)間：2022-08-29
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來(lái)源：內(nèi)容由半導(dǎo)體行業(yè)觀察（ID：icbank）編譯自彭博社
EUV 也是推動(dòng)制造更小、更強(qiáng)大和更節(jié)能的半導(dǎo)體如何導(dǎo)致制造過(guò)程更加復(fù)雜和能源密集型的一個(gè)主要例證。但每臺(tái)機(jī)器的額定耗電量約為 1 兆瓦，約為前幾代設(shè)備的 10 倍。由于沒(méi)有其他替代品可以制造最先進(jìn)的半導(dǎo)體，芯片行業(yè)可能是推動(dòng)減少全球碳排放的重要絆腳石。
沒(méi)有人比全球最大的外包芯片供應(yīng)商臺(tái)積電購(gòu)買(mǎi)了更多的 EUV 。它目前擁有 80 多臺(tái)機(jī)器，并且正在安裝新一代機(jī)器，作為中國(guó)臺(tái)灣南部城市臺(tái)南 200 億美元芯片代工廠的一部分。由于運(yùn)行 EUV 需要大量電力，預(yù)計(jì)臺(tái)積電很快將消耗比斯里蘭卡全部 2100 萬(wàn)人口更多的能源。2020年，該公司占臺(tái)灣整體能源消耗的6%左右。預(yù)計(jì)到 2025 年將使用其中的 12.5%。
除臺(tái)積電外，主要存儲(chǔ)芯片生產(chǎn)商美光科技公司計(jì)劃在其位于臺(tái)北以南約兩小時(shí)車(chē)程的臺(tái)中生產(chǎn)基地使用至少一個(gè) EUV。據(jù)彭博資訊分析師 Charles Shum 稱，在三年內(nèi)，臺(tái)灣代工廠中四分之一的芯片制造將需要 EUV 才能發(fā)揮作用。桃園市國(guó)立中央大學(xué)管理學(xué)講座教授梁志遠(yuǎn)表示，除非芯片制造商開(kāi)始建造自己的發(fā)電廠，否則臺(tái)灣將沒(méi)有足夠的電力容量來(lái)容納其半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)。梁說(shuō)，該島的運(yùn)營(yíng)儲(chǔ)備是衡量它必須應(yīng)對(duì)不可預(yù)見(jiàn)的需求激增或供應(yīng)中斷的額外容量，可能會(huì)在今年某個(gè)時(shí)候低于政府認(rèn)為供應(yīng)“充足”的 10%。
芯片制造商對(duì)臺(tái)灣經(jīng)濟(jì)至關(guān)重要，其他地區(qū)可能會(huì)更強(qiáng)烈地感受到電力競(jìng)爭(zhēng)加劇的影響。“電力短缺肯定會(huì)發(fā)生，”綠色和平組織的氣候和能源活動(dòng)家 Tracy Cheng 說(shuō)。“臺(tái)積電將占據(jù)臺(tái)灣大部分能源供應(yīng)，這將損害其他行業(yè)?！?/span>臺(tái)積電的制造對(duì)環(huán)境產(chǎn)生多大影響的一個(gè)關(guān)鍵因素是所有這些電子的來(lái)源。研究公司 Imec 可持續(xù)發(fā)展項(xiàng)目負(fù)責(zé)人 Lars-Ake Ragnarsson 表示：“在芯片制造工廠運(yùn)行如此高耗電設(shè)備的地方，可再生能源變得尤為重要和緊迫?！?不過(guò)，臺(tái)灣嚴(yán)重依賴化石燃料。2016 年，其政府制定了一個(gè)目標(biāo)，即到 2025 年，通過(guò)雄心勃勃的太陽(yáng)能和海上風(fēng)能建設(shè)，20% 的電力來(lái)自可再生能源。但其 7 月發(fā)布的最新能源評(píng)估顯示，截至 2021 年底，其電力只有 6% 來(lái)自可再生能源，這促使官員們將 2025 年的目標(biāo)下調(diào)至 15%。
韓國(guó)是芯片制造巨頭三星電子公司的所在地，也面臨著類似的挑戰(zhàn)。該公司在該國(guó)擁有六個(gè)半導(dǎo)體制造基地，占其 2021 年功耗的 3%。由于它尋求通過(guò)為外部客戶制造芯片來(lái)更直接地與臺(tái)積電競(jìng)爭(zhēng)，三星正在尋求擴(kuò)大自己對(duì) EUV 的使用。該公司擁有的機(jī)器數(shù)量少于臺(tái)積電，但并未公開(kāi)說(shuō)明擁有多少臺(tái)機(jī)器。6 月初，三星集團(tuán)負(fù)責(zé)人 Jay Lee 前往荷蘭與 ASML 達(dá)成新的交易。
韓國(guó)60%以上的電力仍然來(lái)自燃燒煤炭和天然氣。該國(guó)的目標(biāo)是到 2030 年將碳排放量從 2018 年的水平減少 40%。這一努力需要將韓國(guó)可再生能源的能源份額從 2021 年的 7.5% 提高到 2030 年的 30% 以上。
總部位于美國(guó)的主要芯片制造商英特爾公司在可再生能源方面的表現(xiàn)優(yōu)于亞洲同行，部分原因是它在亞利桑那州、新墨西哥州和俄勒岡州的工廠可以獲得綠色能源。到 2021 年，該公司 80% 的電力來(lái)自可再生能源，高于前一年的 71%。但由于先進(jìn)的制造技術(shù)，其整體用電量也在顯著增加。
在全球范圍內(nèi)，聲稱希望降低碳排放的政府也渴望建立國(guó)內(nèi)半導(dǎo)體制造能力，以抵御供應(yīng)鏈沖擊和地緣政治中斷。美國(guó)最近通過(guò)了一項(xiàng) 520 億美元的計(jì)劃，將芯片產(chǎn)能引入本土，而《歐洲芯片法案》則包含 490 億美元的投資，以重振歐盟內(nèi)部的該行業(yè)。在這兩個(gè)司法管轄區(qū)，環(huán)境影響似乎都不是一個(gè)重要的考慮因素。彭博新能源財(cái)經(jīng)日韓研究部負(fù)責(zé)人大衛(wèi)康表示：“雖然企業(yè)獲得資金需要滿足一些條件，但這些法案都還沒(méi)有明確與氣候相關(guān)的目標(biāo)。”
ASML 正在經(jīng)歷前所未有的需求。Bloomberg Intelligence 高級(jí)分析師 Masahiro Wakasugi 預(yù)測(cè)，盡管美國(guó)施壓要求停止向中國(guó)提供生產(chǎn)不太先進(jìn)芯片的設(shè)備，但到 2023 年，該公司的年銷售額可能會(huì)增長(zhǎng) 30% 以上，達(dá)到約 260 億美元。首席財(cái)務(wù)官 Roger Dassen 在 4 月表示，ASML 正在研究到 2025 年將其 EUV 的出貨量從最初的 70 臺(tái)增加到 90 臺(tái)的可能性。
尋找以更環(huán)保的方式制造芯片的方法或許是可能的，但減緩該行業(yè)擴(kuò)張的興趣不大?！翱傮w而言，節(jié)奏和時(shí)間已經(jīng)不多了。我們必須解決的問(wèn)題太多了，這需要時(shí)間和成本，”Imec 的 Ragnarsson 說(shuō)。“我們的行業(yè)發(fā)展非常迅速。如果我們什么都不做，我們的問(wèn)題會(huì)變得更糟?！?/span>
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