天下／梦幻技术吓死人　台积电新厂用电超越整个东台湾

作者：陈良榕 摄影：杨闵

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。」

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。…（完整报导，请见《天下杂志》第629期）

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