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EUV光刻机,太耗电了,让东说念主担忧

发布日期:2024-11-02 05:26    点击次数:58

极紫外 (EUV) 光刻时期关于异日数年当代工艺时期和半导体制造至关进攻。关系词,每台 EUV 用具的耗电量为 1400 千瓦(足以为一座小城市供电),EUV 光刻系统已成为影响环境的多量电力消费者。

TechInsights 觉得 ,到 2030 年,所有这个词配备 EUV 用具的晶圆厂的年耗电量将高出 54,000 千兆瓦 (GW),这比新加坡或希腊等很多国度每年的耗电量还要多。

咫尺的低 NA EUV 扫描仪需要高达 1,170 kW 的功率,而下一代高 NA 用具瞻望每台需要高达 1,400 kW 的功率(凭证 TechInsights)。英特尔、好意思光、三星、SK 海力士,天然还有台积电运营的晶圆厂装置的此类机器数目每年皆在加多。

TechInsights 觉得,到 2030 年,配备 EUV 扫描仪的晶圆厂数目将从当今的 31 家加多到 59 家,开动中的斥地数目将加多一倍摆布。因此,所有这个词装置的 EUV 系统每年将消费 6,100 GW 的电力,这意味着到当时将罕有百台机器参加开动。

6,100 GW/年的耗电量(与卢森堡尽头)不算多。关系词,制造每颗先进芯片需要 4,000 多个活动,而晶圆厂中罕有百种用具。EUV 斥地约占晶圆厂总用电量的 11%,其余部分由其他用具、HVAC、设施系统和冷却斥地组成。因此,所有这个词配备Low NA 和High NA EUV 用具的晶圆厂的耗电量臆想将加多到 54,000 GW/年。

体来说,每年 54,000 千兆瓦的电力梗概是 Meta 数据中心在 2023 年消费的电力的五倍。这也高出了新加坡、希腊或罗马尼亚每年的电力消费,是拉斯维加斯通衢每年电力消费的 19 倍多。关系词,天然这是一个尽头大的电力量,但它仅占 2021 年寰球电力消费(25,343,000 千兆瓦/年)的 0.21%,这是一个尽头小的份额。

很容易推断,如若 59 个配备 EUV 用具的顶端半导体分娩设施每年消费 54,000 GW,则每个设施每年将消费 915 GW,与开头进的数据中心的电力消费尽头。

瞻望到 2030 年,配备 EUV 的晶圆厂数目将加多近一倍,而电力消费也将加多一倍以上,电力基础设施将濒临紧要挑战,因为即使在今天,AWS、谷歌、Meta 和微软等公司仍在勇猛寻找所在诞生 兆瓦和千兆瓦级数据中心 ,因为电网必须八成处理它们。

吃电怪兽,EUV 光刻机

最近有著作对东说念主工智能对芯片制造电力消费的影响建议了告诫。关系词,激动这一需求的具体半导体制造工艺尚不解确。半导体制造需要 100 多种不同类型的工艺用具,其中极紫外 (EUV) 光刻用具是最奋斗且耗能最高的。EUV 用具代表了该行业的最新发挥,它八成在一平时英寸的硅片中塞入更多晶体管,以逍遥处理东说念主工智能、高性能研讨和自动驾驶欺诈的需求。

光刻时期触及将晶体管图案印刷到硅片上,自 20 世纪 50 年代末以来一直用于半导体制造。几十年来,该行业冉冉遴荐波长更短的光来印刷更小的晶体管,而 193 纳米深紫外 (DUV) 光刻时期是夙昔 20 年的主力时期。

EUV 用具中使用的光的波长为 13.5 纳米,远远超出可见光谱,这代表着半导体制造的复杂性呈指数级增长。这种光在地球上不会天然产生。它必须使用高功率激光产生,激光撞击锡滴以产生等离子体,然后等离子体发出必要的光。在 EUV 用具中,这种强光源会穿过多个镜头或从镜子反射,在穿过机器时继承能量。关于面前一代的 EUV 用具,看守这种光源和加工所需的真空环境需要每台用具高达 1,170 千瓦的功率。下一代 EUV 用具将遴荐高数值孔径 (High NA),瞻望每台用具需要高达 1,400 千瓦的功率。

TechInsights 咫尺正在追踪 31 家使用 EUV 光刻时期的晶圆厂,另有 28 家晶圆厂将在 2030 年底前实行 EUV。这将使 EUV 光刻系统的数目加多一倍以上,这意味着仅 EUV 系统每年就需要高出 6,100 千兆瓦的电力。在执行寰宇中,这是拉斯维加斯通衢一年用电量的两倍多。

天然有 500 多家公司分娩半导体,但唯有少数公司有才气、有需乞降技巧来解救 EUV 光刻系统,这对特定区域的动力网有影响。在多数目分娩 (HVM) 中使用 EUV 系统的晶圆厂包括:台湾(台积电和好意思光)、韩国(三星和 SK 海力士)、日本(好意思光)、亚利桑那州(英特尔和台积电)、俄亥俄州(英特尔)、爱达荷州(好意思光)、俄勒冈州(英特尔)、纽约州(好意思光)、德克萨斯州(三星)、德国(英特尔)和爱尔兰(英特尔)。

图披清楚了寰球多数目制造工场中 EUV 用具年度用电量的预测增长情况。

需要驻扎的是,该图表仅清楚了 EUV 用具的耗电量,而不是晶圆厂所需的总电量。事实上,EUV 用具仅占晶圆厂总耗电量的约 11%。其他工艺用具以及设施斥地皆需要电力,包括用于解救洁净室用具的泵以及用于看守洁净室温度、湿度、气流和纯度的复杂 HVAC 系统。一言以蔽之,58 家使用 EUV 光刻时期的晶圆厂每年所需的总电力可能高出 54,000 千兆瓦,尽头于拉斯维加斯通衢一年用电量的 19 倍,可能会给台湾、韩国和好意思国的电网带来职责。

EUV 光刻时期在半导体制造中的快速欺诈记号着一项紧要的时期飞跃,使分娩对东说念主工智能、高性能研讨和自动驾驶至关进攻的更小、更重大的晶体管成为可能。关系词,这一跨越对动力消费产生了尽头大的影响。到 2030 年,配备 EUV 的晶圆厂数目将加多一倍以上,电力需求将激增,对电力基础设施和可抓续性组成挑战。半导体行业、计谋制定者和动力供应商必须协作开发革命处理决议,以均衡时期跨越与环境经管。