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天下杂志
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梦幻技术“吓死人” 台积电新厂用电超越整个东台湾
3.完整新闻内文:
全台湾用电过去5年的增加量，约三分之一由台积电贡献。接下来，随着导入
“救世主”技术——EUV微影技术，用电还会暴增。台积电评估，5奈米制程
用电会是目前主流制程的1.48倍。
很多人都忘了，台积电董事长张忠谋曾在2年前准确预言今日的缺电危机。
2015年底，当时的总统马英九到参观台积电中科厂。当时张忠谋便指出，目
前台湾最大的隐忧之一就是缺电，他并指出台湾2017年可能面临限电危机，
“这对产业影响相当大。”
张忠谋并随后在媒体提问时指出，停电对于台积电的影响“几乎不可估计”
。他说，台积电每个厂都有备用电源，但备用电源的用电成本比起台电提供
的电贵3倍，如果未来长期限电“这就很累了”。
其实，过去一段时间，张忠谋几乎每次公开发言，都会提到“电”。他到底
在担心什么？答案就藏在今年1月18日，环保署通过的台南科学园区扩建案的
环境差异影响评估里头。
因为台积电计划于2020年量产的5奈米制程，决定放在南科厂，导致南科的用
水、用电量暴增，大幅超过当初园区的规划量，因此依法得做环境差异影响
评估。
用电增幅狂飙46％
其中，用电增幅极为惊人，从原本规划的152万瓩，增加至222万瓩，大幅增
加46％。
根据南科管理局提供给环保署的文件，台积电的5奈米制程，估计用电量72万
瓩，几乎与南科申请新增的用电相当。
这个数字究竟有多大？根据台电资讯，东部用电量约在40到50万瓩之间。也
就是说，台积电一个新厂的用电量，将比整个东台湾56万人口的用电量还多
上不少。
半导体的制造，本来就是高度耗电的过程。尽管台积电每年花费偌大人力、
心力节省电力，但仍改变不了，采用各种先进科技及复杂化学品的晶圆厂、
同时也是吃电大怪兽的事实。
根据台积电企业社会责任报告书，2016年用电量为88.53亿度，较前一年增加
11％。
这个用电成长率，与台积电业绩的成长高度符合。台积电董事长张忠谋在
2009年重新接任执行长之后，每年法说会都向投资人保证，每年营收都会维
持二位数成长，用电量也大致维持相同比例成长。
结果是，过去5年间，台积电大举扩产，股价与业绩一再创下新高之际。总体
用电量也增加102％，整整翻了一倍有余。
“救世主”技术上线，却是吓死人地耗电
台积电也因此成为台湾用电成长的主要“贡献者”之一。
根据能源局统计资料，同时间全台湾工业部门的用电仅增加6％。而这个增加
量当中超过一半是台积电贡献。
全台湾用电量，过去5年的增加量当中也有33.6％，差不多三分之一的增加量
由台积电贡献。
而且，在可预见的未来，这家世界级半导体天王每年用电增加的幅度，只怕
还会加速扩大。因为半导体制程技术，又到了改朝换代时刻。
台积电预计2019年量产的7奈米制程的第二版本——7 Plus，部份制程将首度
导入极紫外光（EUV）微影制程，这是半导体产业期待已久的“救世主”技术
。
目前半导体制程的主流光源是氩氟雷射，波长为193奈米，当电晶体尺度已微
缩到几十奈米时，就像用一支粗毛笔写蝇头小字一般，生产起来有点力不从
心。这也是近几年，摩尔定律即将告终的声浪不断的主因。
极紫外光的波长仅有13.5奈米，业界期望这支“超细字小楷”能够让摩尔定
律再延伸至少10年。
洒百亿购入梦幻设备 足以买下两架A380
今年1月，台积电5奈米案环差评估案通过的同一星期。独家生产EUV微影机台
的荷兰商艾司摩尔（ASML）在法说会宣布，已接到EUV微影机台6部订单。根
据《巴隆周刊》（Barron's）报导，分析师推测，台积电订走了其中5台，亦
即一口气买下5.5亿美元（约167.8亿台币）的设备。
这个价钱，几乎可以买下两台世界最大民航机——空巴A380。
除了昂贵之外，但对台湾而言，EUV这个“救世主”技术还有一个大缺点——
耗电。
有多耗电？“吓死人！”台积电300mm Fabs厂务处资深处长庄子寿心有余悸
地说。他今年3月在一场记者会接受《天下》访问时表示，他希望未来台积电
EUV用得“愈少愈好”，“因为太贵了，用的电也太大了。”
艾司摩尔至今尚未公布EUV机台的耗电功率，但世界第二大内存制造商、韩
国的SK海力士曾在2009年的EUV Symposium表示，EUV的能源转换效率（wall
plug efficiency）只有0.02％左右。
这个数字现在广为业界引用。也就是说，当前最先进的EUV机台能输出250瓦
功率的EUV，需要输入0.125 万瓩的电力，这个耗电量是传统氩氟雷射的10倍
以上。
“要把光压到这么短的波长，需要很强很强的能量，”庄子寿解释。
连冷却系统用电也不容小觑
事实上，过去几年，EUV机台的输出功率过小，迟迟无法达到量产要求，是这
个梦幻技术一再延误上市时机的主要理由。
台积电法说时，负责先进制程的共同执行长刘德音也常被分析师问到，他期
待的EUV机台功率、量产速度各为多少？
在5年前，艾司摩尔试验机台的输出功率还仅有25瓦。但就在上个月，该公司
达到历史里程碑。在旧金山的2017年Semicon West半导体设备展，艾司摩尔
宣布，该公司已成功的将EUV光源功率提升到250瓦，晶圆生产速度因此达到
每小时125片——这都是台积电、英特尔等大客户之前提出的量产最低要求。
现有的微影系统量产速度为每小时200片以上。
为什么提升功率这么难？
曾与台积电合作EUV光源研究的台大电机系教授黄升龙解释，主要是卡在散热
问题。他在台大的EUV实验机组，输出功率仅有毫（千分之一）瓦等级，水冷
系统整个架起来就有一个房间这么大。晶圆厂的EUV量产系统输出功率是台大
的上万倍，要怎样将热导出去，是很复杂的技术难题。而且，“冷却系统也
得耗上不少电，”黄升龙说。
整个EUV技术商用化的过程之艰辛、投入研发金额之钜，堪称半导体业的“登
月计划”。曾有业者估计，整个业界投入的研发经费超过200亿美元（约
6100亿台币）。
EUV称为“极紫外光”，但物理特性与一般常见的紫外光差异极大。
首先，这种光非常容易被吸收，连空气都不透光，所以整个生产环境必须抽
成真空；同时，也无法以玻璃透镜折射，必须以硅与钼制成的特殊镀膜反射
镜，来修正光的前进方向，而且每一次反射仍会损失3成能量，但一台EUV机
台得经过十几面反射镜，将光从光源一路导到晶圆，最后大概只能剩下不到
2％的光线。
这也是EUV机台如此耗电的主因之一。
为了确保供电，台积电曾考虑自盖电厂
然而，半导体除了最核心的微影，还有蚀刻、蒸镀、平面化等多道制程。导
入高耗电的EUV光源，这道制程对于整厂的用电影响有多大？
这次南科新厂的环差评估过程，台积电主管出示的一张投影片，给了清楚的
答案。
若以厂房单位土地规划用电来算，5奈米制程用电是当今台积电的主流28奈米
制程的1.48倍。也就是说，如果同样都是40公顷的厂区，2020年量产的5奈米
制程，总用电会是目前的一倍半。
“而且，5奈米应该只有一半制程用到EUV，”一位外资分析师说。他表示，
由于EUV技术极为昂贵，台积电仍只有在部份较难的制程才采用新技术。但到
了在下一个世代，已经逼近摩尔定律极限的3奈米制程，EUV采用比例就会大
幅增加，用电量会进一步暴增。
去年6月，行政院长林全首度透露，台积电有意自盖电厂。这位分析师表示，
当时台积电就是担心大量导入EUV光源的5奈米制程，南科电力系统无法负荷
，直到台电出具供电保证，才打消念头。
一位前台积电主管表示，台积电的企业文化是高度专注本业，像自盖电厂这
类事，“过去根本连想都不会想，会去考虑这件事，就表示缺电非常严重。
”
但接下来更耗电的的3奈米制程，便传出台积电有意设厂美国，除了土地与环
评，电力稳定度也是考量因素之一。
在第二季法说会上，台积电共同执行长刘德音表示，3奈米的选址决定明年上
半年将会正式决定，目前仍是以台湾为优先。（责任编辑：李郁欣）
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台积电一座厂就吃掉整个东台湾电力...＠＠
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