台灣科技界恐要鬧出大笑話：極紫外光刻機讓台灣電力供應吃緊？

上個世紀的30年代，波音公司（飛機製造廠商）的一位工程師，即T.P.Wright最先發現並提出「學習曲線」（一家工廠累計生產飛機的數量不斷地上升，飛機的製造成本反而在不斷地下降）。

「學習曲線」的數學公式是Y=a*X^b。

Y是累計單位產品的平均生產成本，a是第一批產品的生產成本，X是累計生產產品的總數，b是負數，且b的絕對值越大，意味著「學習曲線」進步的速度就越快。

舉例來說，假定，在一家飛機製造工廠中，第1架飛機的製造成本為1億美元，第2架飛機的製造成本就可下降到為0.8億美元，到第4架飛機的製造成本就會再下降到為0.64億美元……隨著這家工廠累計生產飛機的數量每翻倍一次，則單架飛機的製造成本便會在前一個基礎上又下降20%。

事實上，「學習曲線」不止在飛機製造行業中管用，同樣適用於晶片製造行業。

所以，若有一家晶片製造廠商，具備了很強的技術研發能力和先進的生產工藝，且累計生產的晶片數量比同行中的其他廠商都多的話，則這家晶片製造廠商在市場中就理應會占有越來越多的市場份額。

比如，前不久，各家媒體都報導過，原三星旗下的晶片製造部門從三星獨立出來後，有意和台積電爭搶市場份額，這或許就是「學習曲線」使三星非這麼幹不可。

當然，台積電本已經站上行業第一的位置，於情於理也想且也能長期地占著行業第一的位置。

直到今天，人們對晶片的需求量不僅在持續地增長，還是海量的，這才是推動『學習曲線』和『摩爾定律』在晶片製造行業中繼續前行的主動力。

在全球範圍內，一方面，半導體的銷售總額在1990年不過為500多億美元，到2015年上升到為3000多億美元，到2019年即會上升到為4300億美元（還沒有考慮人工智慧在各行各業中大爆發的情況）。

另一方面，一家晶片製造工廠的建設成本，在上個世紀的80年代初期為1億美元，到90年代中期上升到為10億美元，而到2020年卻有可能上升到為150億美元。

簡單地說，正是因為人們對晶片的需求量在不斷地上升，對晶片的要求在不斷地提高，半導體行業的年產值才會不斷地上升。

從而，各家晶片製造廠商才敢拿出更多的資金來建設一家接著一家的，越來越「貴」的晶片製造工廠。

一家晶片製造工廠的建設成本之所以越來越高，是由多個因素共同作用的結果。

比如，接下來就要說到的極紫外光刻機（EUV光刻機）。

早在2012年7月，晶片製造行業發生了這麼一件大事。

三星、台積電和英特爾都為了分擔光刻機製造廠商ASML研發極紫外光刻技術等新技術的風險，共同向ASML承諾支付13億歐元的技術研發費用。

同時，三星、台積電和英特爾都還按當時每股40歐元的價格向ASML注資（三家晶片製造廠商合計持有ASML的股權比率為23%）。

值得一提的是，4年後，也就是到2016年7月，ASML的股價升到了90歐元以上。

對各家晶片製造廠商而言，光刻工藝著實重要。

單片晶片的製造成本中，差不多有一半的成本是屬光刻工藝的。

況且，有行內業者推測，整個半導體行業界研發出可用於量產的極紫外光刻機，所耗費的資金差不多為200億美元，不是個小數目！

近日，台灣媒體報導：按照台積電制定的計劃，到2019年，第二版本的7nm工藝會首次引入極紫外光刻機。

之後的5nm工藝和3nm工藝，特別是3nm工藝引入極紫外光刻機的數量會更多。

但是台積電的高層們近幾年來卻在為此憂慮，由於極紫外光刻機在工作時十分耗電，未來台灣電力供應怕是會更加吃緊。

目前，ASML已經成功研發出的，最先進的極紫外光刻機，輸出功率為250瓦，晶片生產速度為125片晶片/小時。

2009年，SK海力士對外給出一個數據是，極紫外光刻機的能源轉化效率為0.02%。

據此來算，一台輸出功率為250瓦的EUV光刻機，需要耗電0.125萬千瓦。

2017年8月13日，中國半導體論壇在媒體平台發表文章有稱（極紫外光在物理性質上和人們常見的紫外光有著很大的不同）：「首先，這種光非常容易被吸收，連空氣都不透光，所以整個生產環境必須抽成真空；同時，也無法以玻璃透鏡折射，必須以矽與鉬製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，但一台EUV機台得經過十幾面反射鏡，將光從光源一路導到晶圓，最後大概只剩下不到2%的光線。

這也是EUV機台如此耗電的主因之一。

」

去年 6 月，有消息透露，台積電有意自蓋電廠。

這位分析師表示，當時台積電就是擔心大量導入 EUV 光源的 5 奈米製程，南科電力系統無法負荷，直到台電出具供電保證，才打消念頭。

一位台積電前主管表示，台積電的企業文化是高度專注本業，像自蓋電廠這類事，過去根本連想都不會想，會去考慮這件事，就表示缺電非常嚴重。

但接下來更耗電的的 3 奈米製程，便傳出台積電有意設廠美國，除了土地與環評，電力穩定度也是考慮因素之一。

其實從2015年開始，台積電的創始人張忠謀就已經不止一次地向媒體釋放出信息：台積電正面臨的一大隱憂就是「缺電」。

雖然台積電的每家晶片製造工廠都有備用電力，但這備用電力的用電成本是台灣電力公司的3倍。

而2020年，台積電的5nm工藝新工廠（位於台灣南科工業園區）的用水量和用電量都會大增，用電量會大到什麼程度？有行內業者估計是72萬千瓦。

台灣電力公司給出的數據顯示：台灣東部共56萬人的用電量也才在40萬千瓦到50萬千瓦之間。

遠遠不及台積電的這家5nm工藝工廠的用電量。