“缺電”将成台灣半导体產業最大威胁

admin

跟着半导体财產的快速成长，對付電力供给的需求也是一日千里。若是電力供给跟不上，那末半导体财產的成长也势必會遭到庞大的阻碍。今朝台灣最引觉得傲的半导体财產正在遭受“缺電”威逼，并且跟着台灣半导体财產對付電力需求的快速增加，和台灣政府“2025非核家园”规划的推動，将来这一威逼仍将會进一步加重。这也為台灣半导体财產的将来的成长蒙上了一层阴霾。

815台灣大停電也许只是个起头

按照世界能源署统计，2012年台灣人均年耗電量已到达约10800千瓦时，跨越日本、韩國，成為亚洲非產油國度和地域人均耗電量之最。而2014年中國大陆的人均年耗電量才4740千瓦时，不到台灣2012年的一半。此中，台灣巨大的半导体财產恰是耗電大户，而台灣平凡公众的耗電量高企则是因為“被均匀”了。

按照2011年的数据，電脑通讯及電子财產、化學质料、金属和钢铁工業三个范畴的企業年耗電总量占全台灣总用電量的33．1％，并且每一年還會增长30亿千瓦时以上，确切是用電大户。

必要指出的是，因為台灣缺少能源财產，煤矿、水電也比力匮乏，这也致使了台灣所需的能源99％必要靠入口。可是，持久以来，台灣的電价却因為政治缘由（不克不及涨价），一向处于全世界较低程度。按照國际能源总署2016年8月公布的统计资料显示，2015年台灣工業電价為全世界第8低，住民電价更是全世界第3低。而持久低電手機a片,价的成果是，台灣的供電公司——台電既要保持至关范围的發電量，又不克不及涨電价，经济高效的核電又不克不及用，致使公司的运营入不够出。按照台電公司本年8月颁布的数据显示，本年上半年吃亏近71亿元新台币，累计吃亏达1010亿元新台币，再加之各类长短时间债務，账上负债高达1．06万亿元新台币，欠债比率高达85％。台電的延续吃亏，也致使难以有资金加大投入，晋升發電量，再加之電力需求的大幅增加，致使台灣用電也起头愈来愈严重。

2017年7月尾8月初，尼莎、海棠两股台风前后在台灣登岸，一架位于宜兰东澳的輸電铁塔被台风吹倒，造成台灣供電急急，一时闹起了電荒。开端评估修复此供電铁塔最少必要15天。

随后在8月15日，台灣產生全島性大范围停電，受影响家庭近700万户（几近是台灣全数生齿）。為了庇护台灣的支柱财產——半导体财產，当局将当晚残余的電力全都供应了三大科學园區的半导体Fab廠。这也使得全世界最大的晶圆代工场台积電在此次停電中毫發无伤，全世界芯片封测巨擘日月光团体唯一南科的部門园區呈現了60分钟停電，随后很快就规复了供電。只有南茂科技位于南科园區的工场呈現了一些丧失。总的来讲，此次大停電對付台灣的半导体财產影响其实不大。

可是，这次大停電却实在吓到了台灣的半导体财產。

由于，芯片在出產进程中，一旦產生断電，就象征着出產線上所有的晶圆可能全数都要报废。起首，芯片Fab的出產必要超净出產情况，任何天然@灾%7n186%难對修%hs2d1%建@的摆荡都有可能造成超净情况被污染，而保持超净情况自己也是必要损耗大量電力。而一旦停電，超净情况便可能會被污染，全部產線上的晶圆可能就要报废。同时，芯片出產装备的断電将會带来更大的丧失。以一台ASML ArF－i妹妹ersion 1980Di光刻機產線為例，若是產生断電，再规复、重启、ramp up所需的装备价格可能高达万万美元以上。而對付具有浩繁装备的全部工场来讲，丧失将會更大。

此前，在2016年，西安市高压变電站装备一度動怒爆炸，西安市东部和南部電压陡变，致使西安三星存储芯片廠的告急停機，產線上晶圆全数作废，依照那时的64层NAND芯片代价估算，那次变乱三星丧失高达3亿美元。

并且这些芯片廠線停產时候的是非還将直接影响全世界芯片的供给和代价。好比，2015年，台灣高雄地動，台积電中科、南科廠停產，致使全世界逻辑芯片代价上涨10％～20％。一样，韩國第二大芯片廠商海力士位于无锡的晶圆廠產生爆炸后，全世界存储芯片代价刹时就跳涨了25％。

早在2015年末的时辰，那时的总统马英九到观光台积電中科廠。那时台积電董事长张忠谋就指出，今朝台灣最大的隐忧之一就是缺電，台灣2017年可能面對限電危機。张忠谋那时在接管采访时就暗示，停電對付台积電的影响“几近不成估量”。固然台积電每一个廠都有备用電源，可是面临產線所需的庞大電能，备用電源在停電时也撑不了多久。此前台积電還曾提出過自建電廠的规划，可是却并未获批。

8月15日大停電后，用電大户、面板大廠友达董事长彭双浪也暗示，“台灣用電是民生补助工業。实在，供应和需求应当用代价来调解，用電量越高的人付出越高的单价。咱们不怕贵，是怕不不乱”。

明显，電力供给的不乱性對付半导体廠商，甚至全部半导体财產来讲都相当首要。而跟着半导体财產的进一步成长，對付電力的需求也将显現急剧增加的态势，若台灣不克不及保障足够的電力供给，“缺電”将成為阻碍台灣半导体财產成长的最大停滞。

半导体财產對付電力需求的急剧增加，将进一步加大缺口

半导体的制造，原本就是高度耗電的进程。在台灣半导体廠商傍边，台积電一向都是最大的用電大户。资料显示，曩昔五年，全台灣增加的電量，此中1／3都被台积電给损耗了。按照台积電企業社會责任陈述书，2016 年用電量高达88．53 亿度，较前一年增长了11％。台积電仅在竹科的Fab耗電功率已跨越72万千瓦。

而跟着摩尔定律的成长，半导体的制程推動也愈来愈坚苦，估计5nm工艺将必需引入新的EUV （极紫外光）微影技能才能实現，可是这也将致使用電量的暴增。

据领會，今朝半导体系体例程的主流光源是氩氟雷射，波长為 193 纳米，当晶体管标准已微缩到几十纳米时，就像用一支粗羊毫写蝇头小字一般，出產起来有點力有未逮。而极紫外光的波长唯一 13．5 纳米，这也使得 EUV光刻機成了霸占7nm、5nm、3nm工艺的关头。

今朝可以或许出產的EUV光刻機的只有荷兰ASML一家，而EUV光刻機的造价也是很是之昂扬。ASML今朝最先辈的EUV光刻機NXE 3400B一台售价高达1．1亿美金，并且還供不该求。据报导显示，此前ASML接到了5台EUV光刻機的定单，此中台积電订走了5台，耗资5．5亿美元。这个价格，几近可以买下两台世界最大民航機──空巴 A380。

而EUV光刻機除售价昂扬以外，其耗電也是很是之惊人！

固然，ASML并未颁布 EUV光刻機機台的耗電功率，但世界第二大内存制造商、南韩的 SK 海力士曾在 2009 年的 EUV Symposium 暗示，“EUV 的能源转换效力（wall plug efficiency）只有 0．02％ 摆布。”而造成转换率低的一大缘由是，极紫外光自己的消耗過大。

“极紫外光物理特征与一般常见的紫外光差别极大。这类光很是轻易被吸取，连氛围都不透光，以是全部出產情况必需抽成真空；同时，也没法以玻璃透镜折射，必需以硅与钼制成的特别镀膜反射镜，来批改光的进步标的目的，并且每次反射仍會丧失 3 成能量，但一台 EUV 機台得颠末十几面反射镜，将光从光源一起导到晶圆，最后大要只能剩下不到 2％ 的光芒。”这也是 EUV 機台如斯耗電的主因之一。

若是依照前面的EUV能源转换效力只有0．02％ 来计较，今朝先辈的能輸出 250 瓦功率的 EUV的機台，必要輸入0．125万千瓦的電力才能到达，这个耗電量是传统氩氟雷射的 10 倍以上。换句機車借款,话来讲，就是一台輸出功率250W的EUV呆板事情一天，将會损耗3万度電，这个数字确切吓人。

按照芯智讯领會，要想到达 250 瓦功率的 EUV輸出，必要将多台13kW CO2激光器串连接通到达所需的功率请求，终极从等离子体源發生所需的EUV光輸出。高科技發生极紫外光的进程很是低效，曩昔被人们對比為“用核反响堆供给動力”，但也成了知足半导体工業批量出產请求扩大EUV輸出功率的独一可行方法。

此外必要指出的是，如斯大的耗電量也不成防止的带来了很大的發烧量，是以必要摆設响应的冷却体系，而这也将很是的耗電。

此外，按照估计，一个7nm的產線可能只必要1台ASML EUV光刻機NXE 3400B便可，可是到了3nm制程產線，除非ASML推出更先辈的EUV光刻機，不然一条3nm制程產線必要4台NXE 3400B，耗電量将更是惊人。有报导称，一个妞妞玩法,3nm制程Fab的用電量将至关于全部台东（花莲、宜兰、屏东）的用電量，这确切是太可怕！这也是為什麼此前業内曾有传说风闻称台积電规划将3nm新廠放到美國的一个缘由。

不外，在台灣当局许诺解决水電等相干问题后，也考量到對台灣经济的首要性，台积電在本年9月尾终究颁布發表将新计划的3nm工场将落脚在台灣的南部科學工業园區台南园區，估计投资200亿美元，2022年前竣工。可是，台灣当局想要实現这个许诺却其实不轻易。

由于除计划中的3nm制程Fab以外，台积電還要新建一座5nm制程Fab（南科Fab14）和一座7nm制程Fab，同时其他的Fab也城台中汽車借款,市举行產線扩大，好比台积電的中科廠 Fab 15在2017年完成對10nm制程的5期、6期扩建 。

别的，台灣其他的半导体廠商也有一些响应的扩建规划。明显，跟着新的制程工艺的推動，工场的扩建和装备进级，台灣半导体财產的對付電力的需求将會呈現暴涨。而与此同时，台灣的電力供给却面對庞大的问题，而且将来几年内可能都难以获得改良。

“2025非核家园”致使缺電加剧

2011年3月，受东日本大地動影响，日本福島第一核電站损毁，核電站的三个反响堆因過热產生堆芯熔毁，放射性物资泄露到外部，產生紧张核泄露变乱。在福島核電站四周20千米内的21万公众被迫撤离。受此事務的影响，核電平安问题也引發了多个國度和地域公众的發急，随后日本、德國、台灣都纷繁斟酌“弃核”（抛却核電）。

福島核電站变乱產生以后，那时的民进党主席蔡英文為了得到支撑率，就抛出了“2025非核家园规划”，夸大若是博得“总统”大選，将终极在2025年彻底遏制核能發電。“2025非核家园”随后也成了蔡英文竞選“总统”的一大竞選标语和许诺。

為了得到支撑率，在大举衬着核能风险的环境下，2014年的民进党组织了反核大遊行勾当，直接致使了台灣花费巨资扶植的“核四”廠停工，酿成如今的“烂危楼”。“非核家园”、“用爱發電”这些标致而動人的标语，成為了蔡英文被選台灣地域带领人的一个首要身分。

2016年1月16日，蔡英文以大幅领先上风顺遂胜出，顺遂被選“中华民國”“总统”。蔡英文便得以光明正大的继续鞭策“2025非核家园规划”。本年2月，台灣地域立法機构正式经由過程的相干条则明白，核能發電装备应于2025年之前全数遏制运转，以实現蔡英文提出的“2025非核家园”方针。