台湾连续停电风波,竟求助台积电、联电暂时停产度难关?

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台湾电力不足的问题,在近几日疫情日益严峻,确诊人数连续五日破百例,鼓励民众尽量居家和企业启动在家工作 WFH 制度后,电力吃紧问题已经到了悬崖边缘。
有媒体独家爆料,18 日经济部高层竟致电给台积电等半导体大厂,希望能暂停部分产线用电,让台湾的供电状况能渡过难关。
对于晶圆厂运行有一点了解的人都知道,半导体产线根本不能中断,一旦产线紧急暂停,产线上正在生产的晶圆片和可能产生的报废晶圆要谁来赔偿。
半导体厂对《问芯 Voice》透露,经济部高层是希望晶圆厂能启动紧急发电系统,让晶圆厂靠自己的电力撑一下,能免于让台湾全岛再度陷入连续停电的尴尬状况。
业界认为,这个有点离谱的 “突发奇想” 凸显了台湾电力吃紧问题十分严重,在民生用电一再出状况,民众被迫轮流分区停电后,未来工业用电问题可能会开始被检讨。在缺水、缺电的情况下,是否会加速晶圆厂生产线的海外布局,值得进一步观察。
台积电创办人张忠谋曾说:“台积电一分钟都不能缺电”道出稳定电力对于晶圆厂运作的重要性。更重要的是,晶圆厂需要的不只要有充足的电力,更要电力稳定,断断续续的供电对晶圆厂产线的运行而言绝对是大灾难。
因此,晶圆厂都有紧急发电系统备援,当遇上各种天灾人祸紧急情况,例如最常发生的地震等状况,就会立刻启动紧急发电系统来获得持续稳定的电力供应。
台积电在全球经济与科技战略版图中,企业重要性已然跃升为全球第一。然而,台积电在半导体制程上的进步,以及攀上全球龙头的过程中,付出的代价是惊人的用电量。尤其是导入 7nm 制程技术,需要用到的极紫外光 EUV 机台后,让台积电成为不折不扣的 “吃电巨兽”。
台积电是全球第一个导入 EUV 机台并进入商业化量产的半导体厂,第一个导入的制程节点是第二代 7nm 制程,之后的 5nm 制程和 3nm 制程中,EUV 机台的使用量都同步增加。
ASML 成为全球唯一可以提供 EUV 机台的光刻机供应商。EUV 机台有两个特性:非常贵、非常耗电。
过去半导体制程中的主流光源为 KrF 的 248nm 雷射光源,目前的主流光源为 ArF 的波长 193nm 雷射光源,但当晶体管为缩至 10nm 以下时,更小的线宽势必要更短的波长光源才能达到。因此,波长仅 13.5nm 的极紫外光,成为半导体大厂进入 7nm、5nm 制程工艺,延续摩尔定律的秘密武器。
EUV 光刻机台的耗电量非常高,是因为 EUV 在使用过程中非常容易被吸收,因此整个生产环境要抽成真空,再以硅与钼制作的特殊镀膜反射镜,来修正光的前进方向。而且,每一次反射就会减损 30% 能量,一台 EUV 机台要经过十几面反射镜,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。
因此,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,这个耗电量不但是传统 ArF 雷射的 10 倍以上,且一台输出功率 250W 的 EUV 机台工作一天下来,会消耗 3 万度的电力。
台积电就是在导入 EUV 机台,且随着 7nm、5nm、3nm 制程使用的 EUV 机台越来越多之下,蜕变成一家 “吃电巨兽” 企业。
因此,台积电这几年开始积极采购绿电,且愿意支付高于市电的价格来采购,并成为全球第一家加入 RE100(再生能源倡议组织)的半导体厂商。另一原因也是大客户苹果等国际客户也开始要求供应链要使用绿电。
台积电目标是 2030 年全公司生产厂房有 25% 的用电量要使用绿电,而非生产厂房则是 100% 用电量为绿电。
近一周以来,台湾经历多起停电事故。初期台电说法是人为疏失,误按了开关,然第二次停电后,松口是供电不足的问题。加上台湾近日来疫情严重,每日的确诊人数已经连续五日破百,民众都待在家中,且居家工作也是用电吃紧的原因之一。
业界认为,台湾电力供应若找不到有效的解决方案,每年到了夏日就要面临分区停电的状况,甚至开始检讨工业用电过大的问题,可能会导致半导体厂在长期的策略上会加速海外布局,分散运营生产的风险。
近两年来,无论是在地缘政治风险、疫情冲击全球化供应链、缺水、缺电等议题上,台积电都被推上第一线火线战场。
美国、日本、欧洲都要拉台积电去设先进制程晶圆厂,汽车大厂自己因为疫情销售不佳而砍单,最后面临严重的缺芯问题也要一状告到各国政府,去施压台积电挪移生产线优先生产车用芯片。
台积电眼前的压力除了如何妥善应对地缘政治的风险外,更要面临台湾严重缺水、缺电的问题。若是供电问题无法妥善解决,舆论声浪会不会反过来开始检讨台积电吃掉太多的用电量?
另外,缺水更是一大危机。
台湾去年梅雨过后迄今已经一年没有显著降雨,过去台湾常有的台风、冬雨等,这一年来几乎都没有,水库集水区已经接近用罄,水情吃紧的问题已经是史上最严峻了,部分地区的民生用水开始实施 “供五停二” 措施(供水 5 天、停水 2 天)。
因为对晶圆厂而言,水的成本占所占甚微,反而一旦生产中断产生的影响更严重。因此,即使花上亿元买水,对台积电而言都是小事。估计台积电至少花了新台币 5 亿元预定水车。
水、电、人力等资源已经成为台湾半导体产业面临的共同问题。不只是台积电,未来还有许多半导体厂有新建厂房的需求,包括力积电的铜锣 12 寸新厂、华邦电的路竹厂、南亚科的泰山厂、联电的南科扩厂等,一座座新晶圆厂平地而起,后面需要的水、电、人力资源配套,才是挑战的开始。