数码科技
近日,比特币价格疯涨已破2.7万大关,创下历史新高!与此同时,“挖矿”业也是高烧不退。此前众多媒体曾曝光过很多“比特币工厂”,一些大的工厂,一小时耗电就高达几万度,令人咂舌。不过,今天我们要介绍的则是另一个耗电大户——芯片代工龙头台积电。
根据《天下杂志》报道,全***过去5年用电的增长量,约有1/3都是由台积电贡献的。而随着新一代的可生产5nm工艺的EUV (极紫外光)微影技术的导入,用电量还将会暴增,可达目前主流制程的1.48倍。
据了解,目前半导体制程的主流光源是氩氟雷射,波长为 193 纳米,当晶体管尺度已微缩到几十纳米时,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。而极紫外光的波长仅有 13.5 纳米,这也使得 EUV光刻机成为了攻克7nm、5nm甚至更高制程工艺的关键。
目前能够生产的EUV光刻机的只有荷兰ASML一家,而EUV光刻机的造价也是非常之高昂。ASML目前最先进的EUV光刻机一台售价高达1.1亿美金,而且还供不应求。据报道显示,此前ASML接到了5台EUV光刻机的订单,其中台积电订走了5台,耗资5.5亿美元。这个价钱,几乎可以买下两台世界最大民航机──空巴 A380。
而EUV光刻机除了售价高昂之外,其耗电也是非常之惊人!
虽然,艾司摩尔ASML并未公布 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 表示,“EUV 的能源转换效率(wall plug efficiency)只有 0.02% 左右。”
而造成转换率低的一大原因是,极紫外光本身的损耗过大。
“极紫外光物理特性与一般常见的紫外光差异极大。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。
如果按照前面的EUV能源转换效率只有0.02% 来计算,目前先进的能输出 250 瓦功率的 EUV的机台,需要输入0.125万千瓦的电力才能达到,这个耗电量是传统氩氟雷射的 10 倍以上。换句话来说,就是一台输出功率250W的EUV机器工作一天,将会消耗3万度电,这个数字确实吓人。
根据芯智讯了解,要想达到 250 瓦功率的 EUV输出,需要将多台13kW CO2激光器串联接通达到所需的功率要求,最终从等离子体源产生所需的EUV光输出。高科技产生极紫外光的过程非常低效,过去被人们比拟为“用核反应堆提供动力”,但也成为了满足半导体工业批量生产要求扩展EUV输出功率的唯一可行方式。
另外需要指出的是,如此大的耗电量也不可避免的带来了很大的发热量,因此需要部署相应的冷却系统,而这也将非常的耗电。
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