造芯片有多耗电？台积电一年用了143.3亿度
143.3亿度电，是怎样一个概念？
2019年，常住人口1343.88万人的深圳市，全年居民用电146.64亿度，和它差不多。
龙滩水电站，仅次于三峡的全国第二大水电站，年发电量187亿度，比它多个3成。
人口495万，人均GDP4.2万美元的新西兰，2018年发电量为443亿度，仅为它的三倍。
总之，这是一个恐怖的数字，够一个普通的三口之家用几百万年。
然而，放在台积电这，它只够用一年。
根据台积电企业社会责任报告书，2019 年，包括台湾厂区、WaferTech、台积电（中国）、台积电（南京）、采钰公司。
台积电全球能源消耗量为143.3亿度，比五年前增加了54.12亿度，近五年每年平均年增长率12.5%。
芯片制造为何如此耗电？这些电都用到哪里去了？
维持超净、恒温环境
做出一个芯片需要经过硅纯化、抛光、电镀、光刻、蚀刻等数个步骤，细分下来有3000多步工序。
而在各个步骤中，需要维持超净、恒温、高温高压、真空、强电磁场等条件。
这些都会消耗巨大的电能。
“由于芯片制造对工艺要求极高，需要在无尘环境中进行，所以在几十个足球场那么大的工厂里，水和空气都经过多级过滤，比医院的手术台还要干净10万倍。”
如此巨大的超净空间，而且是全年365天，全天24小时维持着，能不耗电吗？
还没完，除了对水和空气进行多级过滤，你还得让温度全年控制在22度左右。
毕竟如今的工艺精度已经来到了几纳米，温度一下变化太大，热胀冷缩说不定就刻歪了。
如此一来，耗电量又翻了个倍。
EUV光刻机
除了维持环境，另一大耗电巨头是EUV光刻机（极紫外光刻）。
EUV光刻机，当前最先进的光刻设备，1.2亿美元一台，华为麒麟990 5G及苹果A13，便通过它生产出来。
这玩意儿有多耗电呢？
我们平时用电来发光得到照明，目前市面上的LED产品，电光转换效率是最高120lm/W，大约是理论值的34%。
2010年1月Cree公司发布的208lm/W的白光LED，其电光转换效率已达到64%。
然而，极紫外光的电光转换效率，却只有0.02%左右，低到可怕。
目前ASML最先进的EUV光刻机，能输出250瓦功率，需要输入0.125万千瓦的电力才能维持。
也就是说，一台输出功率为250瓦的EUV光刻机工作一天，光是光源这一项，就会消耗3万度电。
而这样的光刻机，台积电有几十台，还有几百台其它型号的光刻机……
你说，这能不耗电吗？
还没完。能量守恒定律大家都知道吧，那些没被转换成极紫外光的电能，并不会凭空消失，而是变成了热能。
这些热能你必须找办法给散掉，不然几秒钟内，就能将价值1.2亿美元的EUV光刻机给烧掉。
怎么散？
据悉，当初台积电的EUV实验机组，水冷系统整个架起来，就有一个房间这么大。
而台积电工厂的EUV量产系统输出功率，是实验机组的上万倍......
技术啥的咱先不提，这套冷却系统电量消耗一定少不了。
台湾地区缺电难题
以上提到的两个，只是台积电用电的大头，硅纯化、抛光、电镀、蚀刻等步骤，同样会消耗大量的电能。
而且，随着工艺的进步，EUV光刻机将全面取代DUV光刻机，未来台积电耗电量会进一步增加。
根据《天下杂志》报道，台湾地区过去5年用电的增长量，约有1/3都是由台积电贡献的。
而随着新一代的5纳米EUV技术导入，用电量还将暴增，可达目前主流制程的1.48倍。
与台积电这个吞电巨兽对应的，是台湾地区的缺电难题。
台湾作为一个小岛，本身缺乏煤矿石油，又没有什么大江大河。
因此，水电火电都不咋地，只有靠核电支撑，才能维持得了生活。
可问题是，湾湾同胞们是个对环境保护极其上心的群体，觉得核电不环保，在15年搞了个数万人参加的“废核大游行”。
可惜，用爱真发不了电，在台积电疯狂增长的用电需求面前，台湾电力资源日以紧缺。
2017年8月15日下午，台湾地区经历了有史以来最大规模的无预警停电，当时总共造成全台湾668万户瞬间用电受影响，17县市出现大规模停电，比例超过台湾总用户的一半。
芯片制造厂对供电稳定性要求极高，稍有波动，晶圆就可能全部报废，损失惨重。
2016年，西安市一高压变电站设备起火爆炸，西安东部和南部电压陡变，西安三星存储芯片产停机。
结果当时产线上的64层NAND芯片晶圆作废，损失估计达20亿左右人民币。
台积电现在要是停个电，iPhone 12系列可能就要晚个把星期才能发布了。
目前，靠着半个小岛停电也要给台积电供应的精神，5纳米工艺的耗电需求台湾勉强顶住了。
然而，几年后的3纳米工艺、2纳米工艺该怎么办？全岛电力供应它一家怕是都不太够了。
在这里，科技君欢迎台积电来大陆建厂。
2019年，台湾地区年发电量约2400亿度；而中国大陆去年年发电量为71422亿千瓦时（度），位列世界第一。
咱们这，有稳定又充足的电能，来10个台积电，咱也养得起。
所以，要不要考虑下？
