“缺電”也成威脅?台積電消息傳來,3nm工廠年耗電高達70億度

就製造業來説,台積電實力雄厚,位於世界領先地位,其5nm製程工藝已全面開啓,同時3nm也將於近幾年開始量產,2nm芯片的研發同樣不曾停滯,不過伴隨技術飛速發展的同時,中國台灣人均耗電量被台積電芯片製造拉昇,電能消耗巨大,未來或將面臨“缺電”這一威脅的事實也逐漸顯露。

相關部門已經逐漸正視到這一問題,並提出相關改善措施,希望在未來,能夠有效緩解這一現象,保證能源電力供應,繼續發展製程工藝。

“缺電”也成威脅?台積電消息傳來,3nm工廠年耗電高達70億度

台積電針對於製程工藝的先進計劃

台積電在全世界範圍內的製造行業中擁有十分重要的位置,平均每年有數以千萬計的芯片由台機電的生產線產出,在5nm製程工藝期間,EUV光刻機的使用頻率及關於製程工藝的調度又上升了一定高度,要求更加嚴格。與此同時,伴隨着5nm的製程工藝,針對於3nm製程工藝,台積電也有了針對性的先進計劃。

就台積電所指定的目標計劃來説,2022年,預計大規模投入生產,到2023年,每個月生產10萬片晶圓是最低生產標準。與5nm的生產工藝相比較,不僅是晶體管密度等領取,包括很多其他方面,其技術工藝均會有十分全面的提高和發展。這一計劃更體現了台積電在製造行業中的領先地位。

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具體提升細節由這組數據可知:相比於5nm,3nm的晶體管密度提高70%,性能提高15%,質量更為優越。除了以上數據,更多的提升措施體現在加大設備投入量以及研發成本的投入。到達這一水平,鑑於3nm的生產需求已經不能侷限於生產普通芯片的成本和設備,因此,只能開設其他用於專門生產3nm的工廠,用於滿足其生產需求。

針對這一領域,在2024年及2025年,根據台積電制定的計劃,其產能將被集中於台南科技園。3nm如今已按照原定計劃正常推進,其擁有十分清晰的發展計劃,先進製程工藝將最快將於2021年進行生產嘗試,並且計劃在2022年下半年開始大規模批量生產。

不過,能源這一巨大問題,必須在大規模批量生產之前得到完美解決。其原因是,數量頗多的電能將在工廠建立、芯片生產製造、大功率設備的運行時被消耗,出乎所有人預料,“缺電”將會成為發展計劃的一大威脅。

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“缺電”是否構成威脅?

根據用電數據統計顯示,台積電擁有十分龐大的電消耗量,僅2018年一年,中國台灣總計消耗電量就高達2191億度,平均一個人使用電量達到9288W。據統計顯示,冰島是世界上耗電量人均排名第一的國家,但是其每年人均消耗電量僅有5777千瓦時,遠低於中國台灣所公佈的人均耗電量。

經過對比數據可知,耗電量世界排名第一的國家冰島,已經被中國台灣超越,這是為什麼?因為冰島氣温低,天氣寒冷,消耗較多電能,但是中國台灣消耗電能多的原因是什麼?主要是因為中國台灣的人均耗電量被台積電製造芯片所平均,除了日常消耗電能,再加上台積電生產芯片所消耗的巨大電能,台灣的人均耗電量自然就變得十分巨大。

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根據台積電發文,工廠在芯片製程和生產提高過程中的耗電量,是另一大難點。假如不能有效解決使用電能、排放節能等問題,這一問題或許將演化成台積電未來芯片製造一大威脅。

不過,基於其營收水平,無法支付足額電費的現象肯定不會出現在台積電。但是,未來假如全面製造3nm,亦或者更加高級的2nm,如此巨大的耗電量是否會為當地的市場地區造成一定供電壓力,這些問題都值得相關專家學者深思。

台積電工廠規模十分龐大,幾乎成為了全球芯片巨頭的代工廠家,24小時無間斷加班抓緊時間製造芯片,很快就會達到能源供應需求的臨界值。

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怎樣提升能源利用率?

隨着台積電製造3nm芯片的日程逐漸來臨,假如電能提供這一難題無法得到完美解決,未來幾年生產3nm芯片很容易受到影響。一旦由於過大的供電壓力產生事故,除了設備損失,交付時間延長才是最致命的。

因此,怎樣才能提升能源利用率,使供電需求問題得以解決?

針對這一問題,目前有兩種解決辦法,第一個辦法是擴大工廠規模,一座建設於美國亞利桑那州的5nm工廠已經在台積電的計劃中了, 並且於2021年開始建造。將工廠分散建設不僅有利於緩解某一區域的用電壓力,並且能夠提供更加優質的客户服務。不但能有效節約電能,而且能給當地的客户提供有限服務,一箭雙鵰。

第二個辦法是儘可能使用綠色環保能源,提高能源供應設備的管理,縮減碳排放量等。從長遠來看,“缺少電能”這一威脅也許可以被解決。

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寫在最後

國家電網可以使我國每一户人家都通電,所以,電力能源供應是十分重要的保證措施。但是,不同於台積電,不僅要確保通電,更要符合大量生產需要。如果不能滿足客户需求,完成訂單,將會對企業運行產生不利影響。

除了已經開始全面生產的5nm工廠和其他生產線,3nm工廠每年大概需要消耗70億度電,因此節能減排迫在眉睫,就長遠發展來看,必須要大力研究,出台相關措施。

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台積電5nm生產已經全面開始,3nm芯片的生產也已經近在咫尺,2nm芯片也不再遙遠,中國台灣電能消耗巨大這是不可否認的事實,因此,我們不能僅看到科技的發展與進步,更要全面看待問題,正視電能緊缺的問題。目前來看,這一問題仍然沒有得到很好的解決,為避免為將來的生產發展埋下隱患,各個相關部門一定要重視“缺電”這一重要問題。

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