天下／夢幻技術嚇死人 臺積電新廠用電超越整個東臺灣
全臺灣用電過去5年的增加量，約三分之一由臺積電貢獻。接下來，隨着導入「救世主」技術——EUV微影技術，用電還會暴增。臺積電評估，5奈米制程用電會是目前主流製程的1.48倍。
很多人都忘了，臺積電董事長張忠謀曾在2年前準確預言今日的缺電危機。
2015年底，當時的總統馬英九到參觀臺積電中科廠。當時張忠謀便指出，目前臺灣最大的隱憂之一就是缺電，他並指出臺灣2017年可能面臨限電危機，「這對產業影響相當大。」
張忠謀並隨後在媒體提問時指出，停電對於臺積電的影響「幾乎不可估計」。他說，臺積電每個廠都有備用電源，但備用電源的用電成本比起臺電提供的電貴3倍，如果未來長期限電「這就很累了」。
其實，過去一段時間，張忠謀幾乎每次公開發言，都會提到「電」。他到底在擔心什麼？答案就藏在今年1月18日，環保署通過的臺南科學園區擴建案的環境差異影響評估裡頭。
因爲臺積電計劃於2020年量產的5奈米制程，決定放在南科廠，導致南科的用水、用電量暴增，大幅超過當初園區的規劃量，因此依法得做環境差異影響評估。
用電增幅狂飆46％
其中，用電增幅極爲驚人，從原本規劃的152萬瓩，增加至222萬瓩，大幅增加46％。
根據南科管理局提供給環保署的文件，臺積電的5奈米制程，估計用電量72萬瓩，幾乎與南科申請新增的用電相當。
這個數字究竟有多大？根據臺電資訊，東部用電量約在40到50萬瓩之間。也就是說，臺積電一個新廠的用電量，將比整個東臺灣56萬人口的用電量還多上不少。
半導體的製造，本來就是高度耗電的過程。儘管臺積電每年花費偌大人力、心力節省電力，但仍改變不了，採用各種先進科技及複雜化學品的晶圓廠、同時也是吃電大怪獸的事實。
根據臺積電企業社會責任報告書，2016年用電量爲88.53億度，較前一年增加11％。
這個用電成長率，與臺積電業績的成長高度符合。臺積電董事長張忠謀在2009年重新接任執行長之後，每年法說會都向投資人保證，每年營收都會維持二位數成長，用電量也大致維持相同比例成長。
結果是，過去5年間，臺積電大舉擴產，股價與業績一再創下新高之際。總體用電量也增加102％，整整翻了一倍有餘。
「救世主」技術上線，卻是嚇死人地耗電
臺積電也因此成爲臺灣用電成長的主要「貢獻者」之一。
根據能源局統計資料，同時間全臺灣工業部門的用電僅增加6％。而這個增加量當中超過一半是臺積電貢獻。
全臺灣用電量，過去5年的增加量當中也有33.6％，差不多三分之一的增加量由臺積電貢獻。
而且，在可預見的未來，這家世界級半導體天王每年用電增加的幅度，只怕還會加速擴大。因爲半導體制程技術，又到了改朝換代時刻。
臺積電預計2019年量產的7奈米制程的第二版本——7 Plus，部份製程將首度導入極紫外光（EUV）微影製程，這是半導體產業期待已久的「救世主」技術。
目前半導體制程的主流光源是氬氟雷射，波長爲193奈米，當電晶體尺度已微縮到幾十奈米時，就像用一支粗毛筆寫蠅頭小字一般，生產起來有點力不從心。這也是近幾年，摩爾定律即將告終的聲浪不斷的主因。
極紫外光的波長僅有13.5奈米，業界期望這支「超細字小楷」能夠讓摩爾定律再延伸至少10年。
今年1月，臺積電5奈米案環差評估案通過的同一星期。獨家生產EUV微影機臺的荷蘭商艾司摩爾（ASML）在法說會宣佈，已接到EUV微影機臺6部訂單。根據《巴隆週刊》（Barron's）報導，分析師推測，臺積電訂走了其中5臺，亦即一口氣買下5.5億美元（約167.8億臺幣）的設備。
除了昂貴之外，但對臺灣而言，EUV這個「救世主」技術還有一個大缺點——耗電。
有多耗電？「嚇死人！」臺積電300mm Fabs廠務處資深處長莊子壽心有餘悸地說。他今年3月在一場記者會接受《天下》訪問時表示，他希望未來臺積電EUV用得「愈少愈好」，「因爲太貴了，用的電也太大了。」
然而，半導體除了最核心的微影，還有蝕刻、蒸鍍、平面化等多道製程。導入高耗電的EUV光源，這道製程對於整廠的用電影響有多大？
這次南科新廠的環差評估過程，臺積電主管出示的一張投影片，給了清楚的答案。
若以廠房單位土地規劃用電來算，5奈米制程用電是當今臺積電的主流28奈米制程的1.48倍。也就是說，如果同樣都是40公頃的廠區，2020年量產的5奈米制程，總用電會是目前的一倍半。
「而且，5奈米應該只有一半製程用到EUV，」一位外資分析師說。他表示，由於EUV技術極爲昂貴，臺積電仍只有在部份較難的製程才採用新技術。但到了在下一個世代，已經逼近摩爾定律極限的3奈米制程，EUV採用比例就會大幅增加，用電量會進一步暴增。
去年6月，行政院長林全首度透露，臺積電有意自蓋電廠。這位分析師表示，當時臺積電就是擔心大量導入EUV光源的5奈米制程，南科電力系統無法負荷，直到臺電出具供電保證，纔打消念頭。
一位前臺積電主管表示，臺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奈米制程，便傳出臺積電有意設廠美國，除了土地與環評，電力穩定度也是考量因素之一。
在第二季法說會上，臺積電共同執行長劉德音表示，3奈米的選址決定明年上半年將會正式決定，目前仍是以臺灣爲優先。…（完整報導，請見《天下雜誌》第629期）
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