光刻机的构造,一般分为:照明系统(光源+产生均匀光的光路),Stage系统(包括Reticle Stage和Wafer Stage),镜头组(这个是光刻机的核心),搬送系统(Wafer Handler+ Reticle Handler),Alignment系统(WGA,LSA, FIA)。另外
半导体光刻机的工作温度必须保持在23度,要保证wafer在恒温和无particle的环境,必须要有恒温和控制particle、ESD的工作chamber。
每台售价超过 1 亿美元的 EUV 光刻机(10 纳米以下半导体必备的设备),其光电转换效率仅为 0.02%——那些没被转换成极紫外光的电能,并不会凭空消失,而是变成了热能。
这些热能你必须找办法给散掉,不然几秒钟内,就能将价值上亿美元的 EUV 光刻机给烧掉。
这也是为什么 EUV 光刻机体积巨大的原因——因为一大半都是冷却系统。
目前先进的能输出 250 瓦功率的 EUV 机台,需要输入 0.125 万千瓦的电力才能达到,这个耗电量是传统氩氟雷射的 10 倍以上。
换句话来说,就是一台输出功率 250W 的 EUV 机器工作一天,将会消耗 3 万度电,这个数字确实吓人。
2019 年,包括中国台湾厂区、WaferTech、
台积电(中国)、台积电(南京)、采钰公司,台积电全球能源消耗量为 143.3 亿度。
这是什么概念?
2019 年,常住人口 1343.88 万人的深圳市,全年居民用电才 146.64 亿度。
资料显示,过去五年,全台湾增长的电量,其中三分之一都被台积电给消耗了。
根据 2020 年 7 月台湾媒体的报道:随着台积电 5nm 的大规模量产,台积电 2020 年的单位产品用电量相比 2019 年上升了 17.9%。
台积电 3nm 半导体制造厂开启后,预计年耗电量将达到 70 亿度。
而等到 2nm 制程 Fab 的量产,其耗电量必然将再度上升到一个新的台阶。
未来台积电的用电量将有可能超过台湾总电量的 15%。
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