導(dǎo) 讀
近日，國(guó)內(nèi)“電荒”進(jìn)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(dāng)其沖，高精尖的半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)鏈自然也無(wú)法幸免，這無(wú)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(wàn)度電的EUV光刻機(jī)還撐得住嗎？
來(lái)源:物聯(lián)網(wǎng)智庫(kù)
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作者:Ada
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發(fā)布時(shí)間: 2021-09-29
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對(duì)許多年輕人而言，“停電”恐怕是一個(gè)十分遙遠(yuǎn)又陌生的詞語(yǔ)。然而，這兩天，與停電相關(guān)的事件卻成了熱搜上的“?？汀薄２簧倬W(wǎng)友吐槽——吃不上飯、洗不上澡、不敢上廁所、手機(jī)沒(méi)信號(hào)、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(jué)……”
此次“電荒”并非毫無(wú)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(shí)值供暖高峰期，對(duì)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(guò)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(cuò)峰用電方案逐步從“開(kāi)五停二”升級(jí)為“開(kāi)二停五”，有些地區(qū)甚至是“開(kāi)一停六”，但終究是針對(duì)工業(yè)用電，所以居民并未有明顯感受。
然而，隨著情況進(jìn)一步嚴(yán)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(huì)性事件。對(duì)此，國(guó)家電網(wǎng)工作人員回應(yīng)：東北地區(qū)已經(jīng)首先對(duì)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(gè)電網(wǎng)有崩潰的危險(xiǎn)，才采取了對(duì)居民限電的措施。
這波“缺電”大潮，制造業(yè)首當(dāng)其沖，高精尖的半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)鏈自然也無(wú)法幸免，這無(wú)疑讓本就不富裕的芯片行業(yè)雪上加霜。
半導(dǎo)體工廠實(shí)為用電大戶
部分上市公司停產(chǎn)公告圖表來(lái)源：開(kāi)源證券研究所
9月26日，微博網(wǎng)友@手機(jī)晶片達(dá)人爆料稱，日月光半導(dǎo)體（昆山）有限公司對(duì)客戶發(fā)布公告稱，因中國(guó)政府加強(qiáng)能耗雙減政策執(zhí)行力度，其接到當(dāng)?shù)卣o急限電通知，經(jīng)協(xié)商，將于2021年9月27日8時(shí)至2021年9月30日24時(shí)限電。限電期間，工廠將無(wú)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(dāng)?shù)卣?，這種半停工狀態(tài)預(yù)計(jì)維期一周；據(jù)《日經(jīng)亞洲評(píng)論》報(bào)道，蘋果和特斯拉的主要機(jī)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(kuò)大產(chǎn)能的阻礙之一。
以全球最大的芯片代工廠臺(tái)積電為例，2019年，包括中國(guó)臺(tái)灣廠區(qū)、WaferTech、臺(tái)積電（中國(guó)）、臺(tái)積電（南京）、采鈺公司在內(nèi)，臺(tái)積電全球能源消耗量為143.3億度，消耗了臺(tái)灣近6%的電量，同年，擁有1300萬(wàn)人口的深圳，一年居民用電量也僅為146億度電。
面對(duì)如此驚人的用電量，臺(tái)積電表示，高端光刻機(jī)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(jī)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(wú)法透光，所以必須在真空環(huán)境中生產(chǎn)，同時(shí)，也無(wú)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(lái)修正光的前進(jìn)方向，而且每一次反射仍會(huì)損失3成能量，但每臺(tái)EUV機(jī)臺(tái)需要經(jīng)過(guò)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(cè)算，一臺(tái)輸出功率250W的EUV機(jī)器工作一天，將會(huì)消耗3萬(wàn)度電。同時(shí)，高耗電量所帶來(lái)的設(shè)備發(fā)熱無(wú)可避免，所以工廠內(nèi)的冷卻系統(tǒng)也同樣會(huì)消耗大量的電能。
2020年7月，曾有臺(tái)灣媒體報(bào)道，隨著臺(tái)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(wú)疑問(wèn)，新制程技術(shù)的復(fù)雜度也將進(jìn)一步拉動(dòng)電能用量。曾有媒體預(yù)測(cè)，臺(tái)積電3nm半導(dǎo)體制造廠開(kāi)啟后，預(yù)計(jì)年耗電量將達(dá)到70億度。
據(jù)悉，ASML也在持續(xù)提升光刻機(jī)的效率，例如，NXE:3400C的產(chǎn)能從之前的125WPH（每小時(shí)處理晶圓數(shù)）提升到了175WPH，同時(shí)還將推出針對(duì)3nm及以下制程的EXE:5000系列EUV光刻機(jī)。
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誠(chéng)然，臺(tái)積電工廠的工藝復(fù)雜程度及產(chǎn)能需求在整個(gè)半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)鏈中屬于佼佼者，無(wú)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(huì)上所提出的實(shí)行能源消耗總量和強(qiáng)度“雙控”行動(dòng)，在“碳達(dá)峰、碳中和”大目標(biāo)下，將能耗強(qiáng)度也作為約束性指標(biāo)，進(jìn)一步推動(dòng)各地探索低碳經(jīng)濟(jì)。
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(biāo)完成情況晴雨表》，廣東、江蘇、福建等省區(qū)亮起紅燈，能耗強(qiáng)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(biāo)，出現(xiàn)了包括不必要的限電在內(nèi)的激進(jìn)“減碳”行為，對(duì)此，中央多次強(qiáng)調(diào)，避免“一刀切關(guān)?！?，糾正“運(yùn)動(dòng)式減碳”。
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對(duì)此，廣東省能源局相關(guān)負(fù)責(zé)人表示，本輪錯(cuò)峰用電主要是因?yàn)楦邷靥鞖庀码娏控?fù)荷雙增長(zhǎng)、省內(nèi)機(jī)組發(fā)電能力有限等因素造成的，并不是因?yàn)槟芎碾p控工作。而對(duì)于本輪電力供應(yīng)不足的主要原因，廣東省能源局副局長(zhǎng)劉文勝表示：
一是廣東省經(jīng)濟(jì)復(fù)蘇勢(shì)頭強(qiáng)勁，社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展平穩(wěn)快速態(tài)勢(shì)帶動(dòng)電力電量均高速增長(zhǎng)。1月和3月歷史上首次用電負(fù)荷突破1億千瓦，電量增速達(dá)30%以上。1—8月，我省全社會(huì)用電量5253億千瓦時(shí)，同比增長(zhǎng)17.3%，比全國(guó)增速高3.5個(gè)百分點(diǎn)；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(shí)，同比增長(zhǎng)18.3%。目前，廣東省統(tǒng)調(diào)最高負(fù)荷需求為全國(guó)最高，達(dá)1.41億千瓦，同比增長(zhǎng)11%。 二是高溫“加持”，電量負(fù)荷雙增長(zhǎng)。作為典型的氣溫“敏感”型地區(qū)，廣東近期氣溫最高達(dá)34℃—38℃，較往年同期偏高3℃—4℃，氣溫每升高1℃，電力負(fù)荷便將提高200萬(wàn)—300萬(wàn)千瓦。 三是省內(nèi)機(jī)組發(fā)電能力有限。天然氣、煤炭?jī)r(jià)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(jī)組長(zhǎng)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(lái)，全國(guó)用電需求快速增長(zhǎng)，同比漲幅接近15%。在供給端，火電仍是我國(guó)發(fā)電主力，但煤炭?jī)r(jià)格卻在持續(xù)飆升，據(jù)ZAKER新聞報(bào)道，一位中部地區(qū)大型電力企業(yè)負(fù)責(zé)人表示，“目前，5500大卡動(dòng)力煤長(zhǎng)協(xié)價(jià)（長(zhǎng)期供貨協(xié)議價(jià)格）已超1000元/噸，市場(chǎng)煤價(jià)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(jìn)一步加劇了我國(guó)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(wú)法在短時(shí)間內(nèi)實(shí)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(diǎn)名后，含東北共有11省限電，背后并非缺煤那么簡(jiǎn)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(tái)積電3nm工廠年耗電量將達(dá)70億度，“缺電”或成最大威脅》，芯智訊
4.《眼下這場(chǎng)大規(guī)模限電不是突然發(fā)生的》，吳曉波頻道
5.《廣東啟動(dòng)有序用電為哪般？省能源局權(quán)威解答來(lái)了》，廣東省發(fā)展和改革委員會(huì)
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