芯片制造，为什么这么耗电？ -2022世界杯买球

文/观察未来科技

芯片制造是一个极其耗电的过程。芯片制造每一个都需要经过3000多道工序才能完成，而这其中需要用到大量的半导体设备，并一直维持“恒温”、“高压”等各种复杂环境，这一切都需要“电”，“制程”越先进，用的电就越多。在众多设备中，光刻机的耗电量尤为巨大。

据彭博社报道，asml新一代euv每台耗电约1百万瓦，三星、台积电等芯片制造大厂能源消耗巨大；台积电对化石燃料高度依赖，2025年耗能估占中国台湾省的12.5%。世界仅此一家的euv公司asml，旗下新一代的euv光刻机耗资高达1.5亿美元，包含10万个部件和长达2公里的布线。

euv巨大的耗电背后，一方面，euv光刻机体现着更先进芯片的制造过程正变得复杂和能源密集。asml当前每台euv的额定耗电量约为1百万瓦，约为前几代设备的10倍，但由于没有替代品来制造最先进的半导体，芯片行业可能成为减少全球碳排放的重要绊脚石。台积电为业界拥有最多euv光刻机的公司，公司目前已有超过80台euv，新一代设备还在安装中。预计到2025年，仅台积电一家公司就将占全中国台湾省整体能源消耗的12.5%，远高于2020年时的6%。

euv之所以耗电量如此高，一是需要激光高功率的极紫外光，需要通过功耗极大的激光器，这个过程会产生大量热量，因此也需要优秀且完备的冷却、散热系统来保证设备正常工作，而激发极紫外光和冷却散热都需要消耗大量电力。

二是光前进到晶圆的过程中，需要经过十几次反射镜修正光路方向，而每经过一次反射，会有约30％的损耗，最终大约只有不到2％的光线到达晶圆。过程中损耗的能量，也大量会转化成热量，这又带来大量的散热工作，又转化成电力消耗。

三是晶圆厂许多时候为提高产能，会进一步提升光源功率，从而提升曝光的节奏，这又带来更多的用电。总的来看，euv光刻机的耗电问题，本质是从光源激发到晶圆生产过程中极低的能源转换率，这也为如何节省能耗提供了路径。

并且，对于芯片制造的能源消耗问题，环保组织绿色和平（greenpeace）气候能源项目主任郑楚忻曾表示，缺电必然发生，其他行业将受其牵连。比利时微电子研究中心（imec）lars-akeragnarsson指出，在使用高耗能设备的芯片厂，再生能源变得紧急且必要。

高能耗背后的电力危机，依然只能从技术层面来根本性的解决，芯片制造，如何省电，已经成了一个亟待解决的问题。