造芯片有多耗电？台积电一年用了143.3亿度

　　143.3亿度电，是怎样一个概念？2019年，常住人口1343.88万人的深圳市，全年居民用电146.64亿度，和它差不多。龙滩水电站，仅次于三峡的中国第二大水电站，年发电量187亿度，比它多个3成。人口495万，人均GDP4.2万美元的新西兰，2018年发电量为443亿度，仅为它的三倍。总之，这是一个恐怖的数字，够一个普通的三口之家用几百万年。

　　然而，放在台积电这，它只够用一年。

　　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%。

　　芯片制造为何如此耗电？这些电都用到哪里去了？

　　维持超净、恒温环境

　　在去年的文章《沙子是如何变成芯片的》里，科技君科普了芯片制造全过程。

　　做出一个芯片需要经过硅纯化、抛光、电镀、光刻、蚀刻等数个步骤，细分下来有3000多步工序。

　　而在各个步骤中，需要维持超净、恒温、高温高压、真空、强电磁场等条件。

　　这些都会消耗巨大的电能。

　　其中的大头在超净和恒温方面，那篇文章中有提到：

　　“由于芯片制造对工艺要求极高，需要在无尘环境中进行，所以在几十个足球场那么大的工厂里，水和空气都经过多级过滤，比医院的手术台还要干净10万倍。”

　　如此巨大的超净空间，而且是全年365天，全天24小时维持着，能不耗电吗？

　　还没完，除了对水和空气进行多级过滤，你还得让温度全年控制在22度左右。

　　毕竟如今的工艺精度已经来到了几纳米，温度一下变化太大，热胀冷缩说不定就刻歪了。

　　如此一来，耗电量又翻了个倍。

　　EUV光刻机

　　除了维持环境，另一大耗电巨头是EUV光刻机（极紫外光刻）。

　　EUV光刻机，当前最先进的光刻设备，1.2亿美元一台，华为麒麟990 5G及苹果A13，便通过它生产出来。

　　这玩意儿有多耗电呢？

　　我们平时用电来发光得到照明，目前市面上的LED产品，电光转换效率是最高120lm/W，大约是理论值的34%。

　　2010年1月Cree公司发布的208lm/W的白光LED，其电光转换效率已达到64%。

　　然而，极紫外光的电光转换效率，却只有0.02%左右，低到可怕。

　　目前ASML最先进的EUV光刻机，能输出250瓦功率，需要输入0.125万千瓦的电力才能维持。

　　也就是说，一台输出功率为250瓦的EUV光刻机工作一天，光是光源这一项，就会消耗3万度电。

　　而这样的光刻机，台积电有几十台，还有几百台其它型号的光刻机……

　　你说，这能不耗电吗？

　　还没完。能量守恒定律大家都知道吧，那些没被转换成极紫外光的电能，并不会凭空消失，而是变成了热能。

　　这些热能你必须找办法给散掉，不然几秒钟内，就能将价值1.2亿美元的EUV光刻机给烧掉。

　　怎么散？

　　据悉，当初台积电的EUV实验机组，水冷系统整个架起来，就有一个房间这么大。

　　而台积电工厂的EUV量产系统输出功率，是实验机组的上万倍......

　　技术啥的咱先不提，这套冷却系统电量消耗一定少不了。

　　以上提到的两个，只是台积电用电的大头，硅纯化、抛光、电镀、蚀刻等步骤，同样会消耗大量的电能。

　　而且，随着工艺的进步，EUV光刻机将全面取代DUV光刻机，未来台积电耗电量会进一步增加。

　　根据报道，台湾地区过去5年用电的增长量，约有1/3都是由台积电贡献的。

　　而随着新一代的5纳米EUV技术导入，用电量还将暴增，可达目前主流制程的1.48倍。