米樂M6:淺談半導體芯片制造行業的能耗及測試標準
作者:米樂發布時間:2024-12-30
半導體產業以及集成電路產業是未來實現信息化的關鍵因素。根據2020年國務院發布的《新時期促進集成電路產業和軟件產業高質量發展的若干政策》,我國在2025年芯片的自給率要達到70%,截止到2019年,我國的制造工藝處在48nm到14nm之間芯片自給率只有30%。這給國產化芯片制造業帶來了巨大的機會米樂。

但是芯片制造廠是一個高投資,高運行成本的行業,資本密集、技術密集。芯片制造廠也是公認的生產最為復雜的工廠之一。做出一顆芯片,需要經過硅純化、拋光、電鍍、光刻、蝕刻等數個步驟,細分下來有 3000 多步工序。而在各個步驟中,需要維持超凈、恒溫、高溫高壓、真空、強電磁場等條件。這些都會消耗巨大的能量米樂。
臺積電,全球最大的芯片代工廠。據統計,2019 年,包括中國臺灣廠區、WaferTech、臺積電(中國)、臺積電(南京)、采鈺公司,臺積電全球能源消耗量為 143.3 億度。
對比一個數據,2019 年深圳市全年居民用電146.64 億度!
資料顯示,過去五年,全臺灣增長的電量,其中三分之一都被臺積電給消耗了。
根據 2020 年 7 月臺灣媒體的報道:隨著臺積電 5nm 的大規模量產,臺積電 2020 年的單位產品用電量相比 2019 年上升了 17.9%。而隨著3nm ,2nm 制程的量產,其耗電量必然將再度上升到一個新的臺階。未來臺積電的用電量將有可能超過臺灣總電量的 15%!
那么,芯片制造廠對半導體制造設備的能耗有專門的標準要求嗎?能否控制設備的能耗來降低整個工廠的能耗呢?答案肯定的。
國際半導體產業協會SEMI已經在環保和能耗的標準上投入了相當的研究,建立了專門的能耗測試標準,即SEMI S23,并開始廣泛在FAB廠中得到應用,比如長江存儲已經要求設備通過SEMI S23的評估測量。SEMI S23可做為半導體制造設備的能源、電力與原料節約分析的工具,其不止提供了使用率及耗量降低的方法,而且將用來達成預定芯片效果的特定控制參數、設備的特定硬件及測量條件,設為必要考慮因子,這些因子都會影響設備的電力與原料使用率。 設備使用過程中消耗的各類原輔料都可以折算為電能消耗,從而幫助廠商建立改善路徑,比如在規劃建設階段就把環保和能耗的持續開發納入系統,這樣新興半導體芯片廠就可以高起點,高目標的進行規劃設計,同時通過SEMI S23這個標準工具,廠商可以找到改善的精確方法,從而達到整個行業的節能目標。