台积电新厂用电超越整个东台湾,3nm美国设厂的重要考量

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1.台积电新厂用电超越整个东台湾,3nm美国设厂的重要考量;2.内存、MOSFET大缺货开始影响下游系统厂;3.关键零组件缺货,联发科也受到波及;4.内存缺货副作用 IC厂遭波及;5.南茂上半年营收优于预期,传拿下AMOLED驱动IC凸块代工

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1.台积电新厂用电超越整个东台湾,3nm美国设厂的重要考量;

全台湾用电过去 5 年的增加量,约三分之一由台积电贡献。 接下来,随着导入「救世主」技术──EUV 微影技术,用电还会暴增。 台积电评估,5 nm制程用电会是目前主流制程的 1.48 倍。

很多人都忘了,台积电董事长张忠谋曾在 2 年前准确预言今日的缺电危机。

2015 年底,当时的总统马英九到参观台积电中科厂。 当时张忠谋便指出,目前台湾*大的隐忧之一就是缺电,他并指出台湾 2017 年可能面临限电危机,「这对产业影响相当大」。

张忠谋并随后在媒体提问时指出,停电对于台积电的影响「几乎不可估计」。 他说,台积电每个厂都有备用电源,但备用电源的用电成本比起台电提供的电贵 3 倍,如果未来长期限电「这就很累了」。

其实,过去一段时间,张忠谋几乎每次公开发言,都会提到「电」。 他到底在担心什么? 答案就藏在今年 1 月 18 日,环保署通过的台南科学园区扩建案的环境差异影响评估里头。

因为台积电计划于 2020 年量产的 5 奈米制程,决定放在南科厂,导致南科的用水、用电量暴增,大幅超过当初园区的规划量,因此依法得做环境差异影响评估。

用电增幅狂飙 46%

其中,用电增幅极为惊人,从原本规划的 152 万瓩,增加至 222 万瓩,大幅增加 46%。

根据南科管理局提供给环保署的文件,台积电的 5 奈米制程,估计用电量 72 万瓩,几乎与南科申请新增的用电功率相当。

这个数字究竟有多大? 根据台电信息,东部用电量约在 40 到 50 万瓩之间。 也就是说,台积电一个新厂的用电量,将比整个东台湾 56 万人口的用电量还多上不少。

半导体的制造,本来就是高度耗电的过程。 尽管台积电每年花费偌大人力、心力节省电力,但仍改变不了,采用各种先进科技及复杂化学品的晶圆厂、同时也是吃电大怪兽的事实。

根据台积电企业社会责任报告书,2016 年用电量为 88.53 亿度,较前一年增加 11%。

这个用电成长率,与台积电业绩的成长高度符合。 台积电董事长张忠谋在 2009 年重新接任执行长之后,每年法说会都向投资人保证,每年营收都会维持二位数成长,用电量也大致维持相同比例成长。

结果是,过去 5 年间,台积电大举扩产,股价与业绩一再创下新高之际。 总体用电量也增加 102%,整整翻了一倍有余。

「救世主」技术上线,却是吓死人地耗电

台积电也因此成为台湾用电成长的主要「贡献者」之一。

根据能源局统计数据,同时间全台湾工业部门的用电仅增加 6%。 而这个增加量当中超过一半是台积电贡献。

全台湾用电量,过去 5 年的增加量当中也有 33.6%,差不多三分之一的增加量由台积电贡献。

而且,在可预见的未来,这家***半导体天王每年用电增加的幅度,只怕还会加速扩大。 因为半导体制程技术,又到了改朝换代时刻。

台积电预计 2019 年量产的 7 奈米制程的**版本──7 Plus,部分制程将首度导入极紫外光(EUV)微影制程,这是半导体产业期待已久的「救世主」技术。

目前半导体制程的主流光源是氩氟雷射,波长为 193 奈米,当晶体管尺度已微缩到几十奈米时,就像用一支粗毛笔写蝇头小字一般,生产起来有点力不从心。 这也是近几年,摩尔定律即将告终的声浪不断的主因。

极紫外光的波长仅有 13.5 奈米,业界期望这支「超细字小楷」能够让摩尔定律再延伸至少 10 年。

洒百亿购入梦幻设备 足以买下两架 A380

今年 1 月,台积电 5 奈米案环差评估案通过的同一星期。 **生产 EUV 微影机台的荷兰商艾司摩尔(ASML)在法说会宣布,已接到 EUV 微影机台 6 部订单。 根据《霸荣周刊》(Barron’s)报导,分析师推测,台积电订走了其中 5 台,亦即一口气买下 5.5 亿美元(约 167.8 亿台币)的设备。

这个价钱,几乎可以买下两台世界*大民航机──空巴 A380。

除了昂贵之外,但对台湾而言,EUV 这个「救世主」技术还有一个大缺点──耗电。

有多耗电? 「吓死人! 」台积电 300mm Fabs 厂务处**处长庄子寿心有余悸地说。 他今年 3 月在一场记者会接受《天下》访问时表示,他希望未来台积电 EUV 用得「愈少愈好」,「因为太贵了,用的电也太大了。 」

艾司摩尔至今尚未公布 EUV 机台的耗电功率,但世界**大内存制造商、南韩的 SK 海力士曾在 2009 年的 EUV Symposium 表示,EUV 的能源转换效率(wall plug efficiency)只有 0.02% 左右。

这个数字现在广为业界引用。 也就是说,当前*先进的 EUV 机台能输出 250 瓦功率的 EUV,需要输入 0.125 万瓩的电力,这个耗电量是传统氩氟雷射的 10 倍以上。

「要把光压到这么短的波长,需要很强很强的能量,」庄子寿解释。

连冷却系统用电也不容小觑

事实上,过去几年,EUV 机台的输出功率过小,迟迟无法达到量产要求,是这个梦幻技术一再延误上市时机的主要理由。

台积电法说时,负责先进制程的共同执行长刘德音也常被分析师问到,他期待的 EUV 机台功率、量产速度各为多少?

在 5 年前,艾司摩尔试验机台的输出功率还仅有 25 瓦。 但就在上个月,该公司达到历史里程碑。 在旧金山的 2017 年 Semicon West 半导体设备展,艾司摩尔宣布,该公司已成功地将 EUV 光源功率提升到 250 瓦,晶圆生产速度因此达到每小时 125 片──这都是台积电、英特尔等大客户之前提出的量产*低要求。 现有的微影系统量产速度为每小时 200 片以上。

为什么提升功率这么难?

曾与台积电合作 EUV 光源研究的台大电机系教授黄升龙解释,主要是卡在散热问题。 他在台大的 EUV 实验机组,输出功率仅有毫(千分之一)瓦等级,水冷系统整个架起来就有一个房间这么大。 晶圆厂的 EUV 量产系统输出功率是台大的上万倍,要怎样将热导出去,是很复杂的技术难题。 而且,「冷却系统也得耗上不少电,」黄升龙说。

整个 EUV 技术商用化的过程之艰辛、投入研发金额之巨,堪称半导体业的「登月计划」。 曾有业者估计,整个业界投入的研发经费超过 200 亿美元(约台币 6,100 亿元)。

EUV 称为「极紫外光」,但物理特性与一般常见的紫外光差异极大。

首先,这种光非常容易被吸收,连空气都不透光,所以整个生产环境必须抽成真空;同时,也无法以玻璃透镜折射,必须以硅与钼制成的特殊镀膜反射镜,来修正光的前进方向,而且每一次反射仍会损失 3 成能量,但一台 EUV 机台得经过十几面反射镜,将光从光源一路导到晶圆,*后大概只能剩下不到 2% 的光线。

这也是 EUV 机台如此耗电的主因之一。

为了确保供电,台积电曾考虑自盖电厂

然而,半导体除了*核心的微影,还有蚀刻、蒸镀、平面化等多道制程。 导入高耗电的 EUV 光源,这道制程对于整厂的用电影响有多大?

这次南科新厂的环差评估过程,台积电主管出示的一张投影片,给了清楚的答案。

若以厂房单位土地规划用电来算,5 奈米制程用电是当今台积电的主流 28 奈米制程的 1.48 倍。 也就是说,如果同样都是 40 公顷的厂区,2020 年量产的 5 奈米制程,总用电会是目前的一倍半。

「而且,5 奈米应该只有一半制程用到 EUV,」一位外资分析师说。 他表示,由于 EUV 技术极为昂贵,台积电仍只有在部分较难的制程才采用新技术。 但到了在下一个世代,已经逼近摩尔定律极限的 3 奈米制程,EUV 采用比例就会大幅增加,用电量会进一步暴增。

去年 6 月,行政院长林全首度透露,台积电有意自盖电厂。 这位分析师表示,当时台积电就是担心大量导入 EUV 光源的 5 奈米制程,南科电力系统无法负荷,直到台电出具供电保证,才打消念头。

一位台积电前主管表示,台积电的企业文化是高度专注本业,像自盖电厂这类事,「过去根本连想都不会想,会去考虑这件事,就表示缺电非常严重。 」

但接下来更耗电的的 3 奈米制程,便传出台积电有意设厂美国,除了土地与环评,电力稳定度也是考虑因素之一。

在**季法说会上,台积电共同执行长刘德音表示,3 奈米的选址决定明年上半年将会正式决定,目前仍是以台湾为优先。天下杂志

2.内存、MOSFET大缺货开始影响下游系统厂;

第3季进入传统电子产品销售旺季,但今年受到DRAM、NAND/NOR Flash缺货冲击,加上金氧半场效晶体管(MOSFET)供货吃紧,已影响到下游系统厂的出货,除笔电厂及手机厂出货因此递延,家电及电视厂也开始对库存进行调控,这些都进一步影响到其它芯片厂第3季出货。

上半年是电子产品出货淡季,虽然DRAM及NAND/NOR Flash缺货,MOSFET供货不足交期拉长,但并未真正影响电子产品供应链。 惟第3季的传统出货旺季已经到来,内存缺货问题不仅未获纾解,供给缺口反而更大,加上MOSFET供货不足,连微控制器(MCU)交期一再拉长,许多系统厂及ODM/OEM厂大感意外。

一线系统厂及ODM/OEM厂如苹果、华为、联想、华硕等业者,上半年先向供货商绑好产能,内存、MOSFET并没有太严重的供给不足问题,只是难以避免价格上涨问题。 至于二、三线业者,第2季无法取得足够内存及MOSFET货源,第3季旺季期间更直接面临缺货压力,只好延后出货,连带影响其它芯片厂营运。

以数字机顶盒供应链来说,内存缺货导致出货延后,机顶盒芯片厂扬智7月合并营收月减23.3%达2.73亿元,射频芯片厂宏观微电子7月合并营收亦月减9%达0.83亿元。

宏观表示,受到内存价格上涨以及现货供货吃紧,机顶盒制造商客户递延出货,也因此减少对射频芯片产品的提货,宏观7月营收较6月下滑。 不过随电子产业进入传统旺季,射频芯片产品的出货会陆续回温。

此外,DRAM厂也全力增产因应,南亚科快速拉升20奈米投片比重提高位出货量,华邦电将DRAM产能移转生产需求*强劲的NOR Flash。 MOSFET厂如大中、尼克松、富鼎等,也积极争取晶圆代工产能提高投片量,下半年出货量将明显放大。

因订单只是递延,并没有因此取消,随着内存、MOSFET供货陆续增加,业者看下半年景气仍维持乐观。 以目前生产链的排程来看,8、9月的内存及MOSFET供货量将逐月提升,其它逻辑芯片厂出货也会稳定复苏,订单延后到第4季出货十分普遍,第4季可望成为今年*旺的一季。工商时报

3.关键零组件缺货,联发科也受到波及;

今年以来受到部份零组件缺货影响,连带让二、三线智能手机品牌业者拿不到货,往年非苹业者希望抢在苹果新机发布前先上市以抢攻市占率,今年第3季也受到零组件缺货影响,让联发科旺季不旺,单季出货恐低于预期、难达高标。 联发科对于客户供货状况不予评论。

联发科上半年不仅遭遇到调制解调器规格不符大陆电信商补贴标准,致市占下滑,部分业绩也因关键零组件缺货影响,上半年合并营收1,141.61亿元、年减11%。

市场传出,由于零组件缺货状况,需俟第3季中下旬才能逐步纾解,联发科新款曦力(Helio)P系列产品,可能将于本季下旬才会亮相。 不过真正备受市场瞩目的是第4季量产出货的P23芯片,可能将夺下OPPO及Vivo大单,届时递延订单也将在年底后爆发,对联发科无疑一大喜讯。

法人圈因此看好联发科今年第4季业绩可望登上全年单季*高峰,届时毛利率不仅将站稳35%以上,包括市占率也将有所回升,营收亦可望明显回升。 惟联发科不评论法人预估财务数字。

今年因内存、被动组件、MOSFET供货吃紧,严重影响到大陆二、三线智能手机品牌出货数量。 法人表示,虽外传大陆智能手机市场都在库存调整阶段,但这**于华为、OPPO及Vivo等一线品牌,二线及三线对于第3季零组件需求的抢货大战早已悄悄开打。

供应链指出,一线品牌几乎直接跟原厂绑订,几乎不会出现缺货问题,二线及三线智能手机只能向代理商拿货,在供给端产能全被包下影响,只能延迟手机出货。 根据中国信息通信研究院数据,中国智能手机上半年出货量2.26亿部,年减3.9%,新型智能手机款式也年减3成左右。工商时报

4.内存缺货副作用 IC厂遭波及;

内存今年来供应吃紧,产品价格不断高涨,影响手机等终端市场需求趋缓,连带影响相关IC设计厂营运表现,不仅第3季恐旺季不旺,部分效应甚至可能延续到年底。

动态随机存取内存(DRAM)今年上半年创下史上*旺的淡季纪录,同时出现罕见的储存型闪存(NAND Flash)与编码型闪存(NOR Flash)同步供应吃紧情况。

因内存短缺及产品涨价影响,包括手机、固态硬盘与机顶盒等多项终端市场纷纷出现需求趋缓情况,受影响的厂商也遍及手机芯片、电源管理芯片与射频芯片厂。

如手机芯片厂联发科与电源管理芯片厂矽力杰,都感受到上半年智能手机需求不旺的情况。 矽力杰也因终端客户拿不到NAND Flash,上半年固态硬盘产品销售受到影响。

网通芯片厂瑞昱副总经理黄依玮也说,因NANDFlash供应遭遇乱流,供需紧张,暂时对SSD营运表现不会有期待。

由于内存缺货情况短期仍难以舒缓,相关缺货效应恐将蔓延到第3季,甚至可能延续到年底。 联发科共同CEO蔡力行即表示,因零组件供应尚未平衡,第3季智能手机并没有明显季节性需求提升。

射频芯片厂宏观7月因内存价格高涨,加上现货供应吃紧,机顶盒制造厂客户递延拉货,营收滑落至新台币8316万元,创下今年单月业绩次低纪录。

客户需求何时能够回温,宏观表示,目前仍难以掌握,应视内存供应情况而定。

矽力杰董事长陈伟预期,NAND Flash短缺问题,恐要到明年上半年NAND Flash厂3D NAND Flash良率提升后,才可望解决,届时固态硬盘市场需求才得以恢复。

随着内存缺货、涨价已影响终端需求减缓,业者表示,在终端厂商不愿再高价抢料,态度转趋观望下,能否有助缓解内存供应吃紧情况,值得观察。中央社

5.南茂上半年营收优于预期,传拿下AMOLED驱动IC凸块代工

IC封测大厂南茂(8150)董事长郑世杰于线上法说会上表示,受惠于手持装置、小尺寸OLED面板、影像辨识等新终端产品应用需求,利基型DRAM及NOR FLASH可望维持数季的强劲供需,加上南茂与多家消费电子科技业者,合作的影像感测等新产品合作计划进入验证阶段,第3季末可导入量产,对下半年营运持审慎乐观。

南茂公布第2季财报,合并营收45.41亿元,季减0.4%、年增0.8%,税后纯益3.21亿元,较首季因认列处分上海宏茂业外收20亿元的美化,出现季减86.5%,但较去年同期增2.1%,每股纯益0.38元,毛利率20.1%,优于首季的17.9%和去年同期的18.3%。

上半年税后纯益为27.01亿元,年增逾三倍,每股税后纯益3.2元,优于去年同期的0.76元。

市场不断盛传,南茂拿下韩系大厂在AMOLED驱动IC的12吋晶圆植金凸块**代工,大订单到手,对下半年营运如虎添翼。惟该公司对此传闻,依旧低调表示,不愿对单一客户进行评论。

郑世杰表示,由于手持装置等多项新产品转由细间距、18比9比例面板等市场潮流,驱使客户在后段的封测制程,由COG改为细间距COF,相对在测试时间会因而较长,这对南茂下半年在业绩的成长十分有利。

第1季处分54.98%股权予中国清华紫光集团,为南茂带来20亿的业外利益的上海宏茂微电子,于6月30日完成**阶段募资,目前营运状况颇佳,第2季营收2.72亿元,季增19.8%,且与多家客户进行新产品的验证及量产前的试产阶段,长期营运备受期待。

此外,南茂昨天董事会也通过高层人事调整,原财务长暨发言人陈寿康申请退休,发言人改由原泰林(被南茂并购)董事长兼南茂营运长卓连发接任。经济日报

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