導(dǎo) 讀
近日，國內(nèi)“電荒”進一步加劇，日常用電也終究受到了波及。而在本輪這波“缺電”大潮中，制造業(yè)首當其沖，高精尖的半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)鏈自然也無法幸免，這無疑讓本就不富裕的芯片行業(yè)雪上加霜。
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電荒”大爆發(fā)，日月光等多家半導(dǎo)體大廠限電停工，日耗3萬度電的EUV光刻機還撐得住嗎？
來源:物聯(lián)網(wǎng)智庫
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作者:Ada
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發(fā)布時間: 2021-09-29
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對許多年輕人而言，“停電”恐怕是一個十分遙遠又陌生的詞語。然而，這兩天，與停電相關(guān)的事件卻成了熱搜上的“?？汀?。不少網(wǎng)友吐槽——吃不上飯、洗不上澡、不敢上廁所、手機沒信號、紅綠燈停電引發(fā)擁堵……更有吉林一家四口被困電梯，幸而得救。網(wǎng)友直呼：“2021年活出了原始人的感覺……”
此次“電荒”并非毫無征兆，自2020年12月起，包括湖南，江西，浙江在內(nèi)的南方諸多省份都出現(xiàn)了不同程度的限電。時值供暖高峰期，對于許多不知暖氣為何物、依靠空調(diào)取暖的南方城市而言，去年的冬天異常艱難，義烏甚至到了晚上就要關(guān)閉路燈和小區(qū)的景觀燈……
轉(zhuǎn)至2021年，捱過寒冬，情況也并未有所好轉(zhuǎn)，甚至“每況愈下”。廣東、廣西、云南、江蘇、浙江、寧夏等省區(qū)陸續(xù)發(fā)布了“有序用電”的通知，部分地區(qū)的錯峰用電方案逐步從“開五停二”升級為“開二停五”，有些地區(qū)甚至是“開一停六”，但終究是針對工業(yè)用電，所以居民并未有明顯感受。
然而，隨著情況進一步嚴峻，日常用電也終究受到了波及，這才演變?yōu)槿耜P(guān)注的社會性事件。對此，國家電網(wǎng)工作人員回應(yīng)：東北地區(qū)已經(jīng)首先對非居民執(zhí)行了有序用電，但是在執(zhí)行后仍存在電力缺口，目前整個電網(wǎng)有崩潰的危險，才采取了對居民限電的措施。
這波“缺電”大潮，制造業(yè)首當其沖，高精尖的半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)鏈自然也無法幸免，這無疑讓本就不富裕的芯片行業(yè)雪上加霜。
半導(dǎo)體工廠實為用電大戶
部分上市公司停產(chǎn)公告圖表來源：開源證券研究所
9月26日，微博網(wǎng)友@手機晶片達人爆料稱，日月光半導(dǎo)體（昆山）有限公司對客戶發(fā)布公告稱，因中國政府加強能耗雙減政策執(zhí)行力度，其接到當?shù)卣o急限電通知，經(jīng)協(xié)商，將于2021年9月27日8時至2021年9月30日24時限電。限電期間，工廠將無任何產(chǎn)出。
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此外，全球第二大芯片電阻基板廠九豪9月26日先降載15％，該公司高溫鍋爐仍維持生產(chǎn)，但是配合當?shù)卣?，這種半停工狀態(tài)預(yù)計維期一周；據(jù)《日經(jīng)亞洲評論》報道，蘋果和特斯拉的主要機械零部件供應(yīng)商乙盛精密工業(yè)26日也表示，該公司在江蘇昆山市的工廠從9月26日到10月1日暫停生產(chǎn)……
不難發(fā)現(xiàn)，本次限電中，各地均將目光聚焦在制造業(yè)，而半導(dǎo)體作為制造業(yè)的重要一環(huán)，本身也是能耗大戶，“缺電”在某種程度上已成為擴大產(chǎn)能的阻礙之一。
以全球最大的芯片代工廠臺積電為例，2019年，包括中國臺灣廠區(qū)、WaferTech、臺積電（中國）、臺積電（南京）、采鈺公司在內(nèi)，臺積電全球能源消耗量為143.3億度，消耗了臺灣近6%的電量，同年，擁有1300萬人口的深圳，一年居民用電量也僅為146億度電。
面對如此驚人的用電量，臺積電表示，高端光刻機設(shè)備的電力消耗占到了公司整體電力消耗的50%以上，尤其是頂尖的EUV光刻機設(shè)備，雖然有效的輸出功率僅為250W，但其能源轉(zhuǎn)換效率卻只有0.02%。
原因是極紫外光非常容易被吸收，連空氣都無法透光，所以必須在真空環(huán)境中生產(chǎn)，同時，也無法以玻璃透鏡折射，必須以硅與鉬制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，但每臺EUV機臺需要經(jīng)過十幾面反射鏡，將光從光源一路導(dǎo)到晶圓，所以損耗極大。據(jù)測算，一臺輸出功率250W的EUV機器工作一天，將會消耗3萬度電。同時，高耗電量所帶來的設(shè)備發(fā)熱無可避免，所以工廠內(nèi)的冷卻系統(tǒng)也同樣會消耗大量的電能。
2020年7月，曾有臺灣媒體報道，隨著臺積電5nm的大規(guī)模量產(chǎn)，其單位產(chǎn)品用電量相比去年上升了17.9%。毫無疑問，新制程技術(shù)的復(fù)雜度也將進一步拉動電能用量。曾有媒體預(yù)測，臺積電3nm半導(dǎo)體制造廠開啟后，預(yù)計年耗電量將達到70億度。
據(jù)悉，ASML也在持續(xù)提升光刻機的效率，例如，NXE:3400C的產(chǎn)能從之前的125WPH（每小時處理晶圓數(shù)）提升到了175WPH，同時還將推出針對3nm及以下制程的EXE:5000系列EUV光刻機。
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誠然，臺積電工廠的工藝復(fù)雜程度及產(chǎn)能需求在整個半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)鏈中屬于佼佼者，無法以一概全，但芯片工廠的精密特性毋庸置疑，是以行業(yè)整體用電量都較高。
滴水穿石，限電的多重誘因
其中，“能耗雙控”是指在黨的十八屆五中全會上所提出的實行能源消耗總量和強度“雙控”行動，在“碳達峰、碳中和”大目標下，將能耗強度也作為約束性指標，進一步推動各地探索低碳經(jīng)濟。
然而，今年8月，發(fā)改委印發(fā)了《2021 年上半年各地區(qū)能耗雙控目標完成情況晴雨表》，廣東、江蘇、福建等省區(qū)亮起紅燈，能耗強度同比不降反升。在生態(tài)環(huán)境督查和雙控考核的壓力之下，部分地區(qū)為完成雙控目標，出現(xiàn)了包括不必要的限電在內(nèi)的激進“減碳”行為，對此，中央多次強調(diào)，避免“一刀切關(guān)?！?，糾正“運動式減碳”。
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對此，廣東省能源局相關(guān)負責人表示，本輪錯峰用電主要是因為高溫天氣下電量負荷雙增長、省內(nèi)機組發(fā)電能力有限等因素造成的，并不是因為能耗雙控工作。而對于本輪電力供應(yīng)不足的主要原因，廣東省能源局副局長劉文勝表示：
一是廣東省經(jīng)濟復(fù)蘇勢頭強勁，社會經(jīng)濟發(fā)展平穩(wěn)快速態(tài)勢帶動電力電量均高速增長。1月和3月歷史上首次用電負荷突破1億千瓦，電量增速達30%以上。1—8月，我省全社會用電量5253億千瓦時，同比增長17.3%，比全國增速高3.5個百分點；目前正是“金九銀十”訂單高峰期，二產(chǎn)、三產(chǎn)用電需求持續(xù)旺盛，工業(yè)用電量3077億千瓦時，同比增長18.3%。目前，廣東省統(tǒng)調(diào)最高負荷需求為全國最高，達1.41億千瓦，同比增長11%。 二是高溫“加持”，電量負荷雙增長。作為典型的氣溫“敏感”型地區(qū)，廣東近期氣溫最高達34℃—38℃，較往年同期偏高3℃—4℃，氣溫每升高1℃，電力負荷便將提高200萬—300萬千瓦。 三是省內(nèi)機組發(fā)電能力有限。天然氣、煤炭價格高漲，資源供應(yīng)緊張，火電企業(yè)發(fā)電積極性不高，疊加機組長期頂峰發(fā)電設(shè)備存在缺陷等因素。 自復(fù)產(chǎn)復(fù)工以來，全國用電需求快速增長，同比漲幅接近15%。在供給端，火電仍是我國發(fā)電主力，但煤炭價格卻在持續(xù)飆升，據(jù)ZAKER新聞報道，一位中部地區(qū)大型電力企業(yè)負責人表示，“目前，5500大卡動力煤長協(xié)價（長期供貨協(xié)議價格）已超1000元/噸，市場煤價格超1400元/噸，電廠每發(fā)一度電，虧損都在加劇，部分火電企業(yè)出電量不得不下降?！彼?，煤炭供需矛盾進一步加劇了我國的電網(wǎng)壓力。
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圖源：吳曉波頻道
寫在最后
產(chǎn)業(yè)端，制造業(yè)的高能耗雖然無法在短時間內(nèi)實現(xiàn)飛躍，但在數(shù)字化技術(shù)的加持下，相信能耗管理系統(tǒng)將極大提升工廠用電能效。
參考資料：
1.《9省被點名后，含東北共有11省限電，背后并非缺煤那么簡單》，ZAKER新聞
2.《突發(fā)！日月光昆山廠限電，多家半導(dǎo)體大廠停工》，全球物聯(lián)網(wǎng)觀察
3.《大量上市企業(yè)發(fā)布限電停產(chǎn)公告，或?qū)⒉鞍雽?dǎo)體行業(yè)》，電子發(fā)燒友網(wǎng)
3.《臺積電3nm工廠年耗電量將達70億度，“缺電”或成最大威脅》，芯智訊
4.《眼下這場大規(guī)模限電不是突然發(fā)生的》，吳曉波頻道
5.《廣東啟動有序用電為哪般？省能源局權(quán)威解答來了》，廣東省發(fā)展和改革委員會
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