脆弱|缺水、断电、染新冠，台积电们为何如此脆弱？三星|工厂|芯片

春生、夏长、秋收、冬藏，千百年来，传统农业根据日照、降雨、气温等季节天气的变化规律指导着农耕生产，“看老天吃饭”，也成为了扎根土地的人们一代代口耳相传的古训。
自工业革命伊始，蒸汽机、煤、铁和钢开始减轻人类对畜力、风力和水力由来已久的依赖。随着工业和科技大跃进时代的加深，在今天，互联网打破了人们沟通交流的地理和时空的限制，人工智能逐渐渗入到社会肌理，无土栽培和人造肉似乎处在颠覆传统农业和畜牧业的前夕，人类与自然真的越来越远了吗？
起码，从当今集合了人类尖端技术的晶圆代工厂来说，答案并非如此。现实的结果是，以台积电为代表的晶圆代工厂们正遭受着缺水、断电的困扰，犹如传统农业一般，处处受到自然环境和资源的限制。
投资花费达百亿、千亿的高科技芯片工厂们为何如此脆弱？

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最近让中国台湾地区芯片产业人士揪心的事不少，缺水、缺电的问题还没解决，新冠疫情带来的冲击又使得十余名芯片工程师遭到隔离。
据报道，近日台积电一名工程师确诊，其密切接触者超过十人。虽台积电表示该员工已于当日居家进行为期十四天的隔离，但除了台积电外亦有晶圆代工厂世界先进、工业计算机大厂研华、内存厂商宇瞻、南亚科等硬件厂商员工确诊。
台湾地区疫情的整体形势仍然严峻。据央视报道，继5月15日突然升至180例本土确诊后，目前已经连续10天单日新增超过百例。5月25日共新增确诊590例，包括当日新增的334例和“校正回归”的本土个案256例，10天内累计新增确诊3584例。
疫情冲击下，台积电于5月19日要求部分中高风险地区员工居家办公，确保公司正常运转，产能不受冲击。然而，台湾地区于5月13日、5月17日全台规模的分区停电让芯片厂商们雪上加霜。
据报道，停电原因或由于高雄的兴达电厂机组跳电，嗣后又陆续有包括桃园大潭电厂、高雄大林电厂机组相继跳电，使得全台2000万户的夜间用电遭到限制。
与此同时，台积电仍在继续建厂扩大产能，台积电分别在南科、竹科部署5nm和3nm的先进制程晶圆工厂，先进制程工厂的耗电量更大，未来的用电量只会迅猛增长。据了解，2018年，台湾地区新增电力被台积电吃掉84.7％；2022年，台积电的3纳米厂，将用掉台湾地区3％的电。届时，芯片产业的用电紧张疑虑恐怕有增无减。
芯片制造业是一个巨大的资源消耗型行业，芯片制造工艺繁多，从硅片制造、芯片设计、晶圆制造再到封装测试，前前后后所需进行的工艺程序不下上千步，其中，不少制造工序对用电量都有巨大的需求。

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芯片制造中一台EUV光刻机的单日耗电量就可以达到惊人的3万度，而一条生产线中除了先进制程需要用到的EUV光刻机，大概还需要上百台成熟制程的DUV光刻机，DUV的耗电量虽然没有EUV那么夸张，但也不是小数字。仅在新竹科学园区中就有着十几座晶圆代工厂，其耗电量的惊人程度可想而知，而光刻只是晶圆制造众多程序中的一环。
【 脆弱|缺水、断电、染新冠，台积电们为何如此脆弱？】在晶圆制造中，除了所需的工艺程序和大型设备耗电量巨大，其生产制造环境对温度、湿度、气压、无尘等条件同样要求苛刻，同样需要投入大量的电力来维持这些环境控制设备。
如，芯片制造区间的环境空气过滤，维持无尘的超净环境；环境温度控制，要保持整个工厂的环境温度稳定；制造超纯水清洗硅片；以及全世界产能紧缺的情况下工厂24小时连轴运转。
其中晶圆厂对厂区无尘的要求最为苛刻。在对精度要求极高的纳米级芯片制造上，一粒灰尘就可能导致芯片的损坏，越是高性能的芯片对其原材料硅片的纯度要求就越高，以避免其它杂质对其材料的污染。因此，在一般晶圆厂的光刻工作区间内，防尘级别可达到1级，即每立方米内0.1微米的灰尘不能超过10个。
由此种种导致晶圆厂耗费的电量巨大，据绿色和平组织估计，台积电的年用电量占台湾地区总用电量的4.8%，超过了整个台北市的用电量，恐怖的耗电量也带来了巨量的热能排放，因此产生的通风、制冷设备消耗同样不是小数字。
晶圆工厂不仅是用电大户，其工业用水的需求量只多不少。先进制程对芯片精度的要求非常高，因此晶圆工厂的不少工作区为无尘区间，而一些晶圆生产环节需要用大量的超纯水冲洗来保证产品的良品率。作为芯片晶圆代工厂龙头的台积电，其在台湾地区各工厂的每天用水量达到了近20万吨，且用水量在过去十年中增长了近5倍。