EUV光刻耗电，被妖魔化了？

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根据台积电最新的永续报告书显示，台积电去年能源总消耗量为224亿度，较前年的192亿度增加16.66%，达历年新高，其中，电力占达188.9亿度、年增15%，再创新高，并达能源总消耗量的84.3%，再生能源电力约占21.9亿度、仅9.7%。

其中，先进制程所采用的EUV成为耗电大户，针对这一点，ASML联系媒体做了澄清，「我们不是吃电怪兽。」

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三理由还EUV清白

ASML提供的资料与后继访谈，大致可以归纳出三个理由。

第一，台积电用电暴增不能全怪EUV。

台电预测今年半导体业新增用电为640MW（百万瓦），主要来自台积新增产能。其中有多少来自EUV？

业界指出，为了即将量产的2纳米制程，台积今、明两年合计进货70台EUV。一台最新规格的EUV耗电1.2MW，即便70台都在今年上阵，也仅相当于今年新增用电的13%。

「大家错怪了EUV，」曾任职联发科、元太的资深科技人李政锋说。他认为EUV机台外接水冷系统、高洁净度无尘室的维持，也可能是台积先进制程更耗电的原因。

他正主导一个以美国麻省理工学院台湾校友为主的「Power Taiwan」计划，为台湾用电困境提出建议。

第二，不用EUV，用电依旧会增加。

根据ASML提供的资料，目前的EUV机种，耗电是传统浸润式微影机台的7倍。但真的投入生产，两者差距就没这么大。怎么说？

因为传统机台已难因应7纳米以下的先进制程。若坚持不用EUV（或像中国企业一样买不到），硬要做，就得用多重曝光方式，将一个图案分拆成3次甚至4次制作，以减少光学绕射干扰。一般认为中国大陆的7纳米芯片，就是用这克难方式做出。

如此一来，曝光次数就会大增，用电量也随之倍增。因此整个制程结算起来，EUV与传统微影的总耗电差距，可能剩下2、3倍。解析度更高的次世代高数值孔径（High NA）EUV，未来也将发挥类似作用。

负责该产品的ASML副总裁史东斯（Greet Storms）便表示，预计到2028年High NA机种上阵后，可降低复杂度，一片晶圆可省下200度的电。因此即便每台定价是高不可攀的上百亿台币，也是「划算的方案」。

第三个理由，EUV被妖魔化了。

ASML在2023年底的IEDM研讨会发表论文，首度揭露EUV的能耗细节，告诉大家EUV的确是最耗电的制程技术，但似乎没有大家想象的那么夸张。

该公司计算出整个产业制作出一片晶圆的平均耗电，在2023年达到超过800度电，这数字约是10年前的2倍。其中微影（主要是EUV）就吃了近300度，大约占三分之一强。而蚀刻、平坦化（CMP）以及也很耗电的离子植入等制程，仍占另外的三分之二用电。

这数字令人惊讶，「这跟一般认知不大一样，」一位前应材高阶主管看了之后表示。

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业界为何戒慎恐惧？

若从另一角度来看，较能理解为何业界对于EUV如此戒慎恐惧。

它虽然「只占」三分之一，但过去微影制程的耗电基本上微不足道，直到业界在2019年进入7纳米制程，台积、三星开始导入EUV，整个制程形同在短短几年内增加三分之一用电。

微影制程，指的是以特殊光线对涂在晶圆上的光阻剂「曝光」。为什么当光源从传统波长193纳米的氟化氩雷射，换成波长13.5纳米的极紫外光时，做同样事，能耗却暴增？

该篇论文剖析原因，传统微影制程，是将雷射光经过一连串的玻璃透镜折射到晶圆上。但EUV因为波长太短，会被玻璃完全吸收，只能改用反射镜。

ASML供应商蔡司开发出以100层钼与硅交替叠出的超光滑反射镜，每层都只有几纳米厚。

其实，EUV机台运作过程，简直像一部科幻电影。EUV光束的产生，来自雷射以每秒5万次频率，精确轰击无数颗极细微的液态锡滴，锡滴气化时生成EUV光线，透过一个直径65公分的椭圆镜反射，送进微影机台。

接下来有个棘手问题，气化的锡会沉积在反射镜上，让整个系统无法运作。解决方法也很科幻——在椭圆镜周边注入大量氢气，氢原子会与锡原子结合，变成气态的氢化锡，就不会在镜子上沉积。

光是这过程就占了整个系统20%的能耗。

看到这里不免感叹，EUV的确处处挑战当代科技极限，也出现高能耗的后遗症。人们惊叹其工艺之余，也放大对其耗电的恐惧。让「吃电」的EUV，成了「吃电怪兽」。

https://www.nytimes.com/2024/10/01/us/politics/biden-semiconductor-environmental-review.html

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