電,是支撐我國這個全球第一製造業大國的重要支柱,居民日常生活、工廠開工運轉,24小時都離不開電力。隨著我國經濟的不斷發展,用電量也是不斷上漲,以常住人口1300萬左右的深圳為例,在一年居民用電量達到了146.64億度。如此恐怖的用電量,已經讓我們大吃一驚,而有一家企業在一年的用電量竟然和深圳不相上下,這就是全球最大的晶片晶圓代工廠臺積電(TSMC),這家企業在一年用掉了143.3億度電。
這麼多的耗電量,臺積電的電都用到哪裡去了?
首先,臺積電將一堆沙子變成一塊高度集成化的晶片,需要包括拋光、光刻在內的三千多道程序,而每一步都需要嚴苛的製造環境。晶片的製造車間需要高度潔淨的水和空氣,它們甚至要比醫院手術臺上的水還要乾淨10萬倍。所以,臺積電必須要將外部引進的水經過幾十次甚至上百次的過濾,通過風機輸送進來的風也同樣如此。除此之外,車間還必須常年保持22攝氏度左右的恆溫狀態,而這一切的外部條件都是靠電力來維持的。我們家用的冰箱、空調就可以理解成一個小型的恆溫、空氣過濾裝置,而這兩樣家電在家中都是耗電「大戶」,可想而知臺積電的耗電量有多大了。
其次,晶片製造過程中最重要的就是光刻機設備,這也是個名副其實的耗電巨頭。我們總是關注光刻機的工藝多麼先進,能造出蘋果、華為、高通等公司的高端晶片,但我們忽略了隨著製作工藝的上升,這個機器的耗電量也在水漲船高。就拿目前最先進的荷蘭ASML的光刻機為例,它需要輸入1250千瓦時的電力才能維持運轉,而他的輸出功率卻只有可憐的250瓦,計算一下轉換效率,只有可憐的0.02%。對比我們的日光燈,2010年時就有公司研發出了轉換效率64%的產品,這樣一比真是一個天上、一個地下,光刻機這玩意雖然好用,但多少有點太費電了。
這還不夠,晶片製造過程當中還要放出大量的熱量,而這部分熱量必須要儘快排走,否則會把做好的晶片毀掉,所以這就需要臺積電在冷卻系統上下功夫。根據了解,臺積電在實驗階段的冷卻系統,體積就大概有一個房間大,而實際的生產機組,冷卻系統比實驗階段的大了幾萬倍不止,所以,臺積電在冷卻系統上,也要花費不少的銀子。
這樣的耗電量,對於我國來說不是什麼大問題,畢竟我們也沒聽說深圳經常性的發生停電之類的消息,供養一個臺積電一定是綽綽有餘。但臺灣的情況,比我們想像的差太多了。臺灣作為一隅小島,缺乏能源,也沒有像長江那樣豐富的水利資源,只有靠核電維持生計。而核電在全人類的技術攻關下,還是沒有很大的進展,在安全性、穩定性方面仍然欠佳,臺灣也經常發生局部性的停電。停電對於我們普通居民來說不要緊,但對於臺積電,停一次電可能就意味著一大批元器件被毀掉,隨後帶來的就是交貨周期延長,經濟損失不可估量。
在幾年之後,臺積電一定會從現在的5納米生產線逐漸向3納米,2納米進步。到那時,用電量一定會比現在再翻幾番,臺灣這個小島還能撐多久呢?但我們的土地上,火力發電、水力發電、風力發電一應俱全,發達的製造業也會給臺積電新的動力助推產業升級,我們隨時歡迎臺積電在大陸地區建廠。