米樂M6:淺談半導(dǎo)體芯片制造行業(yè)的能耗及測試標(biāo)準(zhǔn)
作者:米樂發(fā)布時間:2024-12-30
半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)以及集成電路產(chǎn)業(yè)是未來實現(xiàn)信息化的關(guān)鍵因素。根據(jù)2020年國務(wù)院發(fā)布的《新時期促進(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》,我國在2025年芯片的自給率要達(dá)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(chǎn)化芯片制造業(yè)帶來了巨大的機(jī)會米樂。
但是芯片制造廠是一個高投資,高運行成本的行業(yè),資本密集、技術(shù)密集。芯片制造廠也是公認(rèn)的生產(chǎn)最為復(fù)雜的工廠之一。做出一顆芯片,需要經(jīng)過硅純化、拋光、電鍍、光刻、蝕刻等數(shù)個步驟,細(xì)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(qiáng)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(jù)統(tǒng)計,2019 年,包括中國臺灣廠區(qū)、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(shù)據(jù),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(jù) 2020 年 7 月臺灣媒體的報道:隨著臺積電 5nm 的大規(guī)模量產(chǎn),臺積電 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(dǎo)體制造設(shè)備的能耗有專門的標(biāo)準(zhǔn)要求嗎?能否控制設(shè)備的能耗來降低整個工廠的能耗呢?答案肯定的。
國際半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)協(xié)會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?,建立了專門的能耗測試標(biāo)準(zhǔn),即SEMI S23,并開始廣泛在FAB廠中得到應(yīng)用,比如長江存儲已經(jīng)要求設(shè)備通過SEMI S23的評估測量。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)備的特定硬件及測量條件,設(shè)為必要考慮因子,這些因子都會影響設(shè)備的電力與原料使用率。 設(shè)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(guī)劃建設(shè)階段就把環(huán)保和能耗的持續(xù)開發(fā)納入系統(tǒng),這樣新興半導(dǎo)體芯片廠就可以高起點,高目標(biāo)的進(jìn)行規(guī)劃設(shè)計,同時通過SEMI S23這個標(biāo)準(zhǔn)工具,廠商可以找到改善的精確方法,從而達(dá)到整個行業(yè)的節(jié)能目標(biāo)。