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近日,台积电(TSMC)宣布在极紫外(EUV)光刻设备能效提升领域取得重大突破。通过一系列关键技术革新,成功将最先进极紫外(EUV)光刻设备峰值功耗大幅降低44%。EUV光刻技术是生产5nm、3nm及更先进制程芯片的核心,但其巨大能耗一直是行业迈向可持续发展的主要挑战之一,单个EUV设备功耗堪比数十户家庭用电量总和。
此次能效提升源于设备协同优化、光源转换效率及系统运行模式的深度创新。台积电优化了EUV设备与生产环境的协同运作,改进内部关键组件能耗管理,在不牺牲光刻精度和产能的前提下,实现设备峰值运行时功耗显著下降。台积电资深副总经理何丽梅表示,这是公司长期技术创新的成果,是应对气候变化、实现“2050年净零排放”目标的关键一步,也是推动全球半导体产业绿色转型的有力证明。
能耗现状:其巨大的能耗问题一直是行业迈向可持续发展的主要障碍之一。
单台设备耗电量:一台先进的EUV光刻机(如ASML的NXE:3400C或更新的3400E),全力运转时每小时耗电量约1 - 1.5兆瓦时(1000 - 1500度电)。
日耗电量估算:
最低估算:1 MW × 24小时 = 24,000度电
最高估算:1.5 MW × 24小时 = 36,000度电
耗电对比:
与家庭用电对比:一个中国普通家庭平均日用电量约10 - 30度,取中间值20度,一台EUV光刻机一天耗电量约相当于1200 - 1800个家庭一天的用电总和。
与电动汽车对比:一辆特斯拉Model 3电池容量约60度电,理论上可续航约400公里,一台EUV光刻机运行一天消耗的电量可充满400 - 600辆特斯拉Model 3。
市场研究机构TechInsights分析师指出,台积电此举为半导体产业链树立了新能效标杆。这项技术将应用于其最新制程工艺,随着全球芯片需求增长,功耗成为制约数据中心等关键领域发展的因素之一,台积电提升制造环节能效,将降低下游产品碳足迹,强化客户产品市场竞争力。
半导体制造业是全球能源消耗增长最快的行业之一,台积电此前已承诺到2050年实现全球运营100%使用可再生电力并达到净零排放,此次EUV光刻机能耗降低是其节能蓝图的关键一环。核心制造设备能效提升对全行业减排目标至关重要。
一台先进EUV光刻机(如ASML的NXE:3400C或更新的3400E)全力运转时,每小时耗电量约1到1.5兆瓦时,一天耗电量约24,000至36,000度电,相当于1200到1800个中国普通家庭一天的用电总和,可充满400到600辆特斯拉Model 3。其耗电主要源于光源转换效率低(仅约0.02%)、维持真空环境及精密控制等。
台积电将EUV功耗降低44%,以中间值1.25兆瓦/小时计算,每小时可节省约0.55兆瓦电力,一天节省13,200度电。对于拥有数十台EUV光刻机的台积电而言,每年节省电力数以亿度计,在成本和环保方面价值巨大。半导体行业在提升能效上的每一点进步,都对全球绿色可持续发展意义重大。
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