一天耗电3万度,传台积电部分EUV关机!

OFweek电子工程网 中字

近日,产业链的消息人士@手机晶片达人称,由于先进制程产能利用率开始下滑,而且评估之后下滑时间会持续一段周期,台积电计划从年底开始,将部分EUV设备关机,以节省EUV设备巨大的耗电支出。

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EUV光刻机被誉为芯片制造上的“明珠”,专门用于生产高端芯片,该设备生产一天需要3万度电左右,一年耗电大约1000万度,是十足的“电老虎”。

据了解,目前台积电拥有大约80台EUV光刻机,主要用于7nm、5nm及以下的先进工艺,今年9月份还会量产3nm工艺,都需要EUV光刻机,这也导致了台积电在电能方面的消耗极大。

结合最近产业曝出的消息来看,台积电内部决定放弃N3工艺,转而在2023年下半年量产降本的N3E工艺,原因是N3工艺目前几乎没有客户用得上。就台积电目前的大客户苹果而言,在即将发布的iPhone14系列上的A16处理器不急着上3nm工艺,而是保持采用4nm工艺,再加上3nm的能效问题,苹果连初代3nm芯片的计划都取消了。

除了苹果以外,华为海思由于某些原因,也无法继续与台积电合作并从后者处获得3nm工艺芯片。这也导致了几乎没有客户能够采用台积电3nm工艺打造芯片产品,毕竟一套3nm的光罩费用要上亿美金,成本巨大。另一方面,市场现阶段PC、手机、显卡等产品的需求下滑,先进工艺生产的芯片也受到不小影响。

与DUV(深紫外光)光刻机相比,EUV光刻机的吞吐量相对较低,每小时可曝光处理的晶圆数量约在120片-175片之间,技术改进后,速度可以提升至275片每小时。但相对而言,EUV生产效率还是更高,原因在于1层EUV晶圆通常可以代替3-4层DUV晶圆。

据悉,晶圆制造采用的主流光源是氩氟激光,波长为193nm,而极紫外光的波长只有13.5nm,EUV光刻即以其作为光源。

EUV耗电量高的原因主要有几个方面:

一,要激光高功率的极紫外光,需要通过功耗极大的激光器,这个过程会产生大量热量,因此也需要优秀且完备的冷却、散热系统来保证设备正常工作,而激发极紫外光和冷却散热都需要消耗大量电力。

二、光前进到晶圆的过程中,需要经过十几次反射镜修正光路方向,而每经过一次反射,会有约30%的损耗,最终大约只有不到2%的光线到达晶圆。过程中损耗的能量,也大量会转化成热量,这又带来大量的散热工作,又转化成电力消耗。

三,晶圆厂产能很多时候吃紧,为提高产能,晶圆厂会进一步提升光源功率,从而提升曝光的节奏,这又带来更多的用电。

综合而言,EUV光刻机的耗电问题,本质是从光源激发到晶圆生产过程中极低的能源转换率。

值得注意的是,尽管EUV光刻机研发成本高昂,但依然受到全球各大晶圆厂的追捧。据悉,ASML计划在2024年量产出货新一代的NA EUV光刻机,助力台积电,三星等企业完成2nm芯片的生产。并且到时候ASML会大幅度提升现款的EUV光刻机产能,预计2025年左右可具备年产90台EUV光刻机的能力。

旺盛的市场需求给ASML带来很大的生产压力,虽然有大量的订单涌入,但由于供应链“断供”影响,ASML的很多订单难以交付。虽然台积电和三星今年采购的EUV光刻机订单量达到了40台,但ASML在第一季度出货EUV光刻机的数量只有3台,按这个出货量来计算,ASML全年交付的EUV光刻机订单只有十多台。当然,经过ASML对供应链的调整,交付数量应该会有所提升,据ASML透露,今年或只能完成60%的订单量。

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