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標題: “缺电”将成台湾半导体产业最大威胁 [打印本頁]

作者: admin 時間: 2020-11-10 16:03
標題: “缺电”将成台湾半导体产业最大威胁
跟着半导体财产的快速成长，对付电力供给的需求也是一日千里。若是电力供给跟不上，那末半导体财产的成长也势必会遭到庞大的阻碍。今朝台湾最引觉得傲的半导体财产正在遭受“缺电”威逼，并且跟着台湾半导体财产对付电力需求的快速增加，和台湾政府“2025非核家园”规划的推动，将来这一威逼仍将会进一步加重。这也为台湾半导体财产的将来的成长蒙上了一层阴霾。

815台湾大停电也许只是个起头

按照世界能源署统计，2012年台湾人均年耗电量已到达约10800千瓦时，跨越日本、韩国，成为亚洲非产油国度和地域人均耗电量之最。而2014年中国大陆的人均年耗电量才4740千瓦时，不到台湾2012年的一半。此中，台湾巨大的半导体财产恰是耗电大户，而台湾平凡公众的耗电量高企则是因为“被均匀”了。

按照2011年的数据，电脑通讯及电子财产、化学质料、金属和钢铁工业三个范畴的企业年耗电总量占全台湾总用电量的33．1％，并且每一年还会增长30亿千瓦时以上，确切是用电大户。

必要指出的是，因为台湾缺少能源财产，煤矿、水电也比力匮乏，这也致使了台湾所需的能源99％必要靠入口。可是，持久以来，台湾的电价却因为政治缘由（不克不及涨价），一向处于全世界较低程度。按照国际能源总署2016年8月公布的统计资料显示，2015年台湾工业电价为全世界第8低，住民电价更是全世界第3低。而持久低电价的成果是，台湾的供电公司——台电既要保持至关范围的发电量，又不克不及涨电价，经济高效的核电又不克不及用，致使公司的运营入不够出。按照台电公司本年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务，账上负债高达1．06万亿元新台币，欠债比率高达85％。台电的延续吃亏，也致使难以有资台北汽車借款,金加大投入，晋升发电量，再加之电力需求的大幅增加，致使台湾用电也起头愈来愈严重。

2017年7月尾8月初，尼莎、海棠两股台风前后在台湾登岸，一架位于宜兰东澳的输电铁塔被台风吹倒，造成台湾供电急急，一时闹起了电荒。开端评估修复此供电铁塔最少必要15天。

随后在8月15日，台湾产生全岛性大范围停电，受影响家庭近700万户（几近是台湾全数生齿）。为了庇护台湾的支柱财产——半导体财产，当局将当晚残余的电力全都供应了三大科学园区的半导体Fab厂。这也使得全世界最大的晶圆代工场台积电在此次停电中毫发无伤，全世界芯片封测巨擘日月光团体唯一南科的部门园区呈现了60分钟停电，随后很快就规复了供电。只有南茂科技位于南科园区的工场呈现了一些丧失。总的来讲，此次大停电对付台湾的半导体财产影响其实不大。

可是，这次大停电却实在吓到了台湾的半导体财产。

由于，芯片在出产进程中，一旦产生断电，就象征着出产线上所有的晶圆可能全数都要报废。起首，芯片Fab的出产必要超净出产情况，任何天然@灾%MN82R%难对修%bp2U8%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电力。而一旦停电，超净情况便可能会被污染，全部产线上的晶圆可能就要报废。同时，芯片出产装备的断电将会带来更大的丧失。以一台ASML ArF－i妹妹ersion 1980Di光刻机产线为例，若是产生断电，再规复、重启、ramp up所需的装备价格可能高达万万美元以上。而对付具有浩繁装备的全部工场来讲，丧失将会更大。

此前，在2016年，西安市高压变电站装备一度动怒爆炸，西安市东部和南部电压陡变，致使西安三星存储芯片厂的告急停机，产线上晶圆全数作废，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。

并茵蝶，且这些芯片厂线停产时候的是非还将直接影响全世界芯片的供给和代价。好比，2015年，台湾高雄地动，台积电中科、南科厂停产，致使全世界逻辑芯片代价上涨10％～20％。一样，韩国第二大芯片厂商海力士位于无锡的晶圆厂产生爆炸后，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电中科厂。那时台积电董事长张忠谋就指出，今朝台湾最大的隐忧之一就是缺电，台湾2017年可能面对限电危机。张忠谋那时在接管采访时就暗示，停电对付台积电的影响“几近不成估量”。固然台积电每一个厂都有备用电源，可是面临产线所需的庞大电能，备用电源在停电时也撑不了多久。此前台积电还曾提出过自建电厂的规划，可是却并未获批。

8月15日大停电后，用电大户、面板大厂友达董事长彭双浪也暗示，“台湾用电是民生补助工业。实在，供应和需求应当用代价来调解，用电量越高的人付出越高的单价。咱们不怕贵，是怕不不乱”。

明显，电力供给的不乱性对付半导体厂商，甚至全部半导体财产来讲都相当首要。而跟着半导体财产的进一步成长，对付电力的需求也将显现急剧增加的态势，若台湾不克不及保障足够的电力供给，“缺电”将成为阻碍台湾半导体财产成长的最大停滞。

半导体财产对付电力需求的急剧增加，将进一步加大缺口

半导体的制造，原本就是高度耗电的进程。在台湾半导体厂商傍边，台积电一向都是最大的用电大户。资料显示，曩昔五年，全台湾增加的电量，此中1／3都被台积电给损耗了。按照台积电企业社会责任陈述书，2016 年用电量高达88．53 亿度，较前一年增长了11％。台积电仅在竹科的Fab耗电功率已跨越72万千瓦。

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

据领会，今朝半导体系体例程的主流光源是氩氟雷射，波长为 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，出产起来有点力有未逮。而极紫外光的波长唯一 13．5 纳米，这也使得 EUV光刻机成了霸占7nm、5nm、3nm工艺的关头。

今朝可以或许出产的EUV光刻机的只有荷兰ASML一家，而EUV光刻机的造价也是很是之昂扬。ASML今朝最先辈的EUV光刻机NXE 3400B一台售价高达1．1亿美金，并且还供不该求。据报导显示，此前ASML接到了5台EUV光刻机的定单，此中台积电订走了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机──空巴 A380。

而EUV光刻机除售价昂扬以外，其耗电也是很是之惊人！

固然，ASML并未颁布 EUV光刻机机台的耗电功率，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过大。

“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，以是全部出产情况必需抽成真空；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，并且每次反射仍会丧失 3 成能量，但一台 EUV 机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 机台如斯耗电的主因之一。

若是依照前面的EUV能源转换效力只有0．02％来计较，今朝先辈的能输出 250 瓦功率的 EUV的机台，必要输入0．125万千瓦的电力才能到达，这个耗电量是传统氩氟雷射台北借錢, 的 10 倍以上。换句话来讲，就是一台输出功率250W的EUV呆板事情一天，将会损耗3万度电，这个数字确切吓人。

按照芯智讯领会，要想到达 250 瓦功率的 EUV输出，必要将多台13kW CO2激光器串连接通到达所需的功率请求，终极从等离子体源发生所需的EUV光输出。高科技发生极紫外光的进程很是低效，曩昔被人们对比为“用核反响堆供给动力”，但也成了知足半导体工业批量出产请求扩大EUV输出功率的独一可行方法。

此外必要指出的是，如斯大的耗电痔瘡藥,量也不成防止的带来了很大的发烧量，是以必要摆设响应的冷却体系，而这也将很是的耗电。

此外，按照估计，一个7nm的产线可能只必要1台ASML EUV光刻机NXE 3400B便可，可是到了3nm制程产线，除非ASML推出更先辈的EUV光刻机，不然一条3nm制程产线必要4台NXE 3400B，耗电量将更是惊人。有报导称，一个3nm制程Fab的用电量将至关于全部台东（花莲、宜兰、屏东）的用电量，这确切是太可怕！这也是为什么此前业内曾有传说风闻称台积电规划将3nm新厂放到美国的一个缘由。

不外，在台湾当局许诺解决水电等相干问题后，也考量到对台湾经济的首要性，台积电在本年9月尾终究颁布发表将新计划的3nm工场将落脚在台湾的南部科学工业园区台南园区，估计投资200亿美元，2022年前竣工。可是，台湾当局想要实现这个许诺却其实不轻易。

由于除计划中的3nm制程Fab以外，台积电还要新建一座5nm制程Fab（南科Fab14）和一座7nm制程Fab，同时其他的Fab也城市举行产线扩大，好比台积电的中科厂 Fab 15在2017年完成对10nm制程的5期、6期扩建。

别的，台湾其他的半导体厂商也有一些响应的扩建规划。明显，跟着新的制程工艺的推动，工场的扩建和装备进级，台湾半导体财产的对付电力的需求将会呈现暴涨。而与此同时，台湾的电力供给却面对庞大的问题，而且将来几年内可能都难以获得改良。

“2025非核家园”致使缺电加剧

2011年3月，受东日本大地动影响，日本福岛第一核电站损毁，核电站的三个反响堆因过热产生堆芯熔毁，放射性物资泄露到外部，产生紧张核泄露变乱。在福岛核电站四周20千米内的21万公众被迫撤离。受此事务的影响，核电平安问题也引发了多个国度和地域公众的发急，随后日本、德国、台湾都纷繁斟酌“弃核”（抛却核电）。

福岛核电站变乱产生以后，那时的民进党主席蔡英文为了得到支撑率，就抛出了“2025非核家园规划”，夸大若是博得“总统”大选，将终极在2025年彻底遏制核能发电。“2025非核家园”随后也成了蔡英文竞选“总统”的一大竞选标语和许诺。

为了得到支撑率，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游行勾当，直接致使了台湾花费巨资扶植的“核四”厂停工，酿成如今的“烂危楼”。“非核家园”、“用爱发电”这些标致而动人的标语，成为了蔡英文被选台湾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，顺遂被选“中华民国”“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，台湾地域立法机构正式经由过程的相干条则明白，核能发电装备应于2025年之前全数遏制运转，以实现蔡英文提出的“2025非核家园”方针。

火电不竭加码，污染加剧

依照“2025非核家园”的计划，到2025年台湾自然气发电占总发电比例的50％，燃煤30％，绿色能源20％。今朝台湾的核能供电占总电量的16％（有资料为14％），绿色能源供电仅占不到3％，明显要在2025年如许的方针彷佛是不成能。

按照台电所公布的陈述显示，今朝台湾火力发电约占72．6％，这此中，燃煤占40．3％、燃油占3．2％。按照报导显示，为了应答“非核家园”之下的缺电危机。台湾桃园大潭电厂7部燃气机组已于11月初跨越环评许诺空污排放上限，至今已超标排放336吨氮氧化物，粗估增长8万吨碳排，且仍延续增长，若燃煤改燃气机组，也有空污排放超标问题。台电暗示，超越排放尺度将面对处所当局罚款运气，不外为不乱供电，只能延续发电，并于非尖峰时段降载因应。麦寮六轻的燃煤火力发电厂的年度燃煤额度，也早早提早烧完，在10月28日就把一全年的煤都给烧光了。

污染加剧，火电又被限，来岁缺电更紧张

为了包管供电，火电的不竭加码，超标排放，直接致使了台湾氛围污染问题的加重。台湾公众对雾霾天怒人怨，政府迫于压力之下又要让台中火力电厂削减生煤的利用量。台中火力电厂9部机组来岁遭减500万吨生煤利用量，将短少约45亿度电；兴达电厂也已有2部机组被高雄市府请求至来岁3月要减煤约15万吨，将再短少3．6亿度电。中火被减煤量至关于一部55万万万火力发机电组的发电量。这将致使台湾来岁供电状态加倍严重。

重启核能是一个好的选择吗？

那末重启核能是一个好的选择吗？实际生怕其实不是。

按照资料显示，除已停工的“核四”厂，台湾另有3座核电厂共6部机组。在“2025非核家园”规划的鞭策下，本年6月前，唯一“核三厂”1号机组正常运转。随落后入夏日，台湾起头闹电荒，蔡英文政府被迫启用了“核二厂”1号机组和“核三厂”2号机组。

可是，台湾的“核一厂”和“核二厂”将面对着必需定期除役的问题，不然产生变乱的可能性会急剧升高。来岁年是核一厂准期除役之年，近几年核一厂产生的屡次紧张变乱，其实让人不敢阿谀。如近五年来螺栓断裂高达12次，履行核燃料挪移与填换进程中，乃至产生一束燃料棒把手松脱事务，而机组里另有81束同型问题燃料棒。在2011年，核一场被科学杂志《Nature》指名为“全世界第二伤害电厂”的电厂。

没法处置利用事后的燃料棒，这是台湾必要废核的首要缘由之一，而因为两岸瓜葛问题，更不成能跟大陆互助来处置。台湾也曾试图找朝鲜和蒙古互助，将核废物运走处置，但最后规划都无疾而终。今朝的三座核电厂，总发电量约5144百万瓦，每一年用过燃料棒约150吨，从1978年核电厂启用以来，三处核电厂的用过燃料棒都放在原子炉上方的燃料冷却池，并且超等爆满，密度是世界第一：“核一厂”燃料池有5514束，“核二厂”7544束，“核三厂”有2401束，全数15459束，核1、核二厂的池内，束与束都快碰在一块儿了。

明显，在这类环境下，重启核能固然可以或许临时解决能源危机，但也存在着庞大的危害。同时也是今朝力推“2025非核家园”的蔡英文当局不肯选择的一个选项。

小结：

能源危机之下，台湾确切被逼到了一个困局当中。核发急之下，即使核能发电干净又廉价，但是老旧的核电厂随时都有失事故的危机，核燃料棒寄存更是个悬在头上的白。而过分寄托火力发电必将又将带来更加紧张的情况污染问题，带来紧张的雾霾风险公众康健。限定火电又面对缺电危机。而剩下的诸如风能、水力与太阳能在台湾成长更加迟钝。雾霾天之下，太阳能又没法发电。台风天之下，自然气又没法进港。只能寄托火力发电，焚烧大量的煤炭和自然气。能源问题没法解决，就无法评论辩论成长的问题。试问，借使倘使台湾没法包管电力的不乱供给，又若何支持半导体财产的成长呢？

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