台積電5nm製程獨步天下 隨之而來的一年用電量有多少？

台積電去年成為全球第一個量產EUV製程的半導體製造廠，用在台積電的7nm奈米、5nm奈米製程上，也帶領台積電在半導體技術上甩開了英特爾、三星，成功獲得許多訂單。不過，就在他們股票節節高昇的時候，其實用電量也跟著高昇。

目前半導體製程的主流光源是氬氟雷射，波長為 193 nm，當電晶體尺度已微縮到幾十奈米時，就像用一支粗毛筆寫小字一般力不從心。而極紫外光的波長僅有 13.5 奈米，這也使得 EUV光刻機成為了晶片廠攻克7nm、5nm甚至更高製程工藝的關鍵。

但是這個EUV光刻機除了售價高昂之外，其耗電也是非常之驚人。因為極紫外光本身的損耗過大，在過程中非常容易被吸收，因此整個生產環境必須抽成真空，更必須以矽與鉬製成的特殊鍍膜反射鏡，來修正光的前進方向，而且每一次反射仍會損失 3 成能量，但一台 EUV 機台得經過十幾面反射鏡，將光從光源一路導到晶圓，最後大概只能剩下不到 2% 的光線。

如果按照前面的EUV能源轉換效率只有0.02% 來計算，目前先進的能輸出 250 瓦功率的 EUV的機台，需要輸入0.125萬千瓦的電力才能達到，這個耗電量是傳統氬氟雷射的 10 倍以上。換句話來說，就是一台輸出功率250W的EUV機器工作一天，將會消耗3萬度電，這個數字確實嚇人。

根據天下報導，台積18廠的EUV設備投入量產之後，台南園區的用電量就暴增，不但在去年底首度超越新竹園區，今年6月更創下153萬瓩的歷史新高，較去年同期大增了25%。原先台積電設定2019年單位產品用電量目標，要較基準年（2010年）降低11.5%，但是在2019年台積不但沒有達標，反而還較基準年大幅上升17.9%。

而台積電企業社會責任報告書中顯示，在去年2019年一年，包括台灣廠區、WaferTech、台積電（中國）、台積電（南京）、採鈺公司，台積電全球能源消耗量為143.3億度，比五年前增加了54.12億度，近五年每年平均年增長率12.5%。由此也可以看出，台積電在製程上的進步，必須要以用電量來換取代價。

而與此同時，台積電也積極推再生能源，並且持續提升能源使用效率。台積電日前宣布加入全球再生能源倡議組織（RE100），成首家加入RE100倡議的半導體公司。台積電承諾，到2050年，將100%使用可再生能源。

就在上個月，台積電已經與風電公司沃旭簽署協議，承包其兩座風電場未來20年的發電量，預計每年將消耗34.5億度綠色電力。而台灣在2019年綠色能源的發電量為140億度，對照台積電去年全球用電量就高達143.3億度，計算下來還不夠台積電一家的使用量。

而在台積電繼續追求3nm製程的情況下，台電也預估，台積電南科3nm新廠一年耗電量約70億度，由此可預期，2022年3nm量產後，用電量還會大幅成長。

《原文刊登於合作媒體T客邦，聯合新聞網獲授權轉載。》