淺談半導(dǎo)體芯片制造行業(yè)的能耗及測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)
作者:leyu樂(lè)魚(yú)發(fā)布時(shí)間:2025-01-16
半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)以及集成電路產(chǎn)業(yè)是未來(lái)實(shí)現(xiàn)信息化的關(guān)鍵因素。根據(jù)2020年國(guó)務(wù)院發(fā)布的《新時(shí)期促進(jìn)集成電路產(chǎn)業(yè)和軟件產(chǎn)業(yè)高質(zhì)量發(fā)展的若干政策》,我國(guó)在2025年芯片的自給率要達(dá)到70%,截止到2019年,我國(guó)的制造工藝處在48nm到14nm之間芯片自給率只有30%。這給國(guó)產(chǎn)化芯片制造業(yè)帶來(lái)了巨大的機(jī)會(huì)。
但是芯片制造廠(chǎng)是一個(gè)高投資,高運(yùn)行成本的行業(yè),資本密集、技術(shù)密集。芯片制造廠(chǎng)也是公認(rèn)的生產(chǎn)最為復(fù)雜的工廠(chǎng)之一。做出一顆芯片,需要經(jīng)過(guò)硅純化、拋光、電鍍、光刻、蝕刻等數(shù)個(gè)步驟,細(xì)分下來(lái)有 3000 多步工序。而在各個(gè)步驟中,需要維持超凈、恒溫、高溫高壓、真空、強(qiáng)電磁場(chǎng)等條件。這些都會(huì)消耗巨大的能量。
線(xiàn)網(wǎng)/無(wú)線(xiàn)信息12.png)
臺(tái)積電,全球最大的芯片代工廠(chǎng)。據(jù)統(tǒng)計(jì),2019 年,包括中國(guó)臺(tái)灣廠(chǎng)區(qū)、WaferTech、臺(tái)積電(中國(guó))、臺(tái)積電(南京)、采鈺公司,臺(tái)積電全球能源消耗量為 143.3 億度。
對(duì)比一個(gè)數(shù)據(jù),2019 年深圳市全年居民用電146.64 億度!
資料顯示,過(guò)去五年,全臺(tái)灣增長(zhǎng)的電量,其中三分之一都被臺(tái)積電給消耗了leyucom樂(lè)魚(yú)官網(wǎng)。
根據(jù) 2020 年 7 月臺(tái)灣媒體的報(bào)道:隨著臺(tái)積電 5nm 的大規(guī)模量產(chǎn),臺(tái)積電 2020 年的單位產(chǎn)品用電量相比 2019 年上升了 17.9%。而隨著3nm ,2nm 制程的量產(chǎn),其耗電量必然將再度上升到一個(gè)新的臺(tái)階。未來(lái)臺(tái)積電的用電量將有可能超過(guò)臺(tái)灣總電量的 15%!
那么,芯片制造廠(chǎng)對(duì)半導(dǎo)體制造設(shè)備的能耗有專(zhuān)門(mén)的標(biāo)準(zhǔn)要求嗎?能否控制設(shè)備的能耗來(lái)降低整個(gè)工廠(chǎng)的能耗呢?答案肯定的。leyucom樂(lè)魚(yú)官網(wǎng)
國(guó)際半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)協(xié)會(huì)SEMI已經(jīng)在環(huán)保和能耗的標(biāo)準(zhǔn)上投入了相當(dāng)?shù)难芯?,建立了?zhuān)門(mén)的能耗測(cè)試標(biāo)準(zhǔn),即SEMI S23,并開(kāi)始廣泛在FAB廠(chǎng)中得到應(yīng)用,比如長(zhǎng)江存儲(chǔ)已經(jīng)要求設(shè)備通過(guò)SEMI S23的評(píng)估測(cè)量。SEMI S23可做為半導(dǎo)體制造設(shè)備的能源、電力與原料節(jié)約分析的工具,其不止提供了使用率及耗量降低的方法,而且將用來(lái)達(dá)成預(yù)定芯片效果的特定控制參數(shù)、設(shè)備的特定硬件及測(cè)量條件,設(shè)為必要考慮因子,這些因子都會(huì)影響設(shè)備的電力與原料使用率。 設(shè)備使用過(guò)程中消耗的各類(lèi)原輔料都可以折算為電能消耗,從而幫助廠(chǎng)商建立改善路徑,比如在規(guī)劃建設(shè)階段就把環(huán)保和能耗的持續(xù)開(kāi)發(fā)納入系統(tǒng),這樣新興半導(dǎo)體芯片廠(chǎng)就可以高起點(diǎn),高目標(biāo)的進(jìn)行規(guī)劃設(shè)計(jì),同時(shí)通過(guò)SEMI S23這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)工具,廠(chǎng)商可以找到改善的精確方法,從而達(dá)到整個(gè)行業(yè)的節(jié)能目標(biāo)。