先进制程最「烧电」，台积电EUV光刻机一天耗电90万度

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。光刻机通过光线曝光，将掩膜板上的精密图形印制在硅片之上。这就需要发电进行照明，并且，这对光的要求很高。

EUV光刻机重量达180吨，体积十分庞大，需要0.125万千瓦的电力，来维持250瓦的功率。据悉台积电仅EUV光刻机便有30台，30×0.125便是3.75万千瓦，那么，30台EUV光刻机一天耗电就是90万千瓦，就是90万度电。

而且，为了防止温度过高，还需要设置庞大的水冷系统。

而且，制造芯片对环境的要求极为苛刻，为了常年维持适宜的生产环境，台积电不得不耗费大量的电力。

据悉，芯片制造需要常年保持22度的恒温。而且，还要保持超净的环境，这就需要将水与空气进行多级的过滤。如此一来，都有大量的电在不知不觉中被消耗。


根据台积电企业社会责任报告书，2019 年，包括台湾厂区、WaferTech、台积电（中国）、台积电（南京）、采钰公司，台积电全球能源消耗量为 143.3 亿度，比五年前增加了 54.12 亿度，近五年每年平均年增长率 12.5%。

如此巨大的用电量也就可想而知了。

EUV光刻机为何很耗电？

与DUV（深紫外光）光刻机相比，EUV光刻机的吞吐量相对较低，每小时可曝光处理的晶圆数量约在120片－175片之间，技术改进后，速度可以提升至275片每小时。但相对而言，EUV生产效率还是更高，原因在于1层EUV晶圆通常可以代替3－4层DUV晶圆。

据悉，晶圆制造采用的主流光源是氩氟激光，波长为193nm，而极紫外光的波长只有13．5nm，EUV光刻即以其作为光源。

EUV耗电量高的原因主要有几个方面：

一，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、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，晶圆厂产能很多时候吃紧，为提高产能，晶圆厂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。

综合而言，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。


来源：新智元, ofweek