芯片制造,为什么这么耗电? -澳客足球竞猜

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。

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