2024年4月25日发(作者：s2o)
浅谈半导体芯片制造行业的能耗及测试标准
半导体产业以及集成电路产业是未来实现信息化的关键因素。根据2020年国务院发
布的《新时期促进集成电路产业和软件产业高质量发展的若干政策》，我国在2025年芯片
的自给率要达到70%，截止到2019年，我国的制造工艺处在48nm到14nm之间芯片自
给率只有30%。这给国产化芯片制造业带来了巨大的机会。
但是芯片制造厂是一个高投资，高运行成本的行业，资本密集、技术密集。芯片制造
厂也是公认的生产最为复杂的工厂之一。做出一颗芯片，需要经过硅纯化、抛光、电镀、
光刻、蚀刻等数个步骤，细分下来有 3000 多步工序。而在各个步骤中，需要维持超净、
恒温、高温高压、真空、强电磁场等条件。这些都会消耗巨大的能量。
台积电，全球最大的芯片代工厂。据统计，2019 年，包括中国台湾厂区、WaferTech、
台积电（中国）、台积电（南京）、采钰公司，台积电全球能源消耗量为 143.3 亿度。
对比一个数据，2019 年深圳市全年居民用电146.64 亿度！
资料显示，过去五年，全台湾增长的电量，其中三分之一都被台积电给消耗了。
根据 2020 年 7 月台湾媒体的报道：随着台积电 5nm 的大规模量产，台积电 2020
年的单位产品用电量相比 2019 年上升了 17.9%。而随着3nm ，2nm 制程的量产，其
耗电量必然将再度上升到一个新的台阶。未来台积电的用电量将有可能超过台湾总电量的
15%！
那么，芯片制造厂对半导体制造设备的能耗有专门的标准要求吗？能否控制设备的能
耗来降低整个工厂的能耗呢？答案肯定的。
国际半导体产业协会SEMI已经在环保和能耗的标准上投入了相当的研究，建立了专
门的能耗测试标准，即SEMI S23，并开始广泛在FAB厂中得到应用，比如长江存储已经
要求设备通过SEMI S23的评估测量。SEMI S23可做为半导体制造设备的能源、电力与原
料节约分析的工具，其不止提供了使用率及耗量降低的方法，而且将用来达成预定芯片效
果的特定控制参数、设备的特定硬件及测量条件，设为必要考虑因子，这些因子都会影响
设备的电力与原料使用率。 设备使用过程中消耗的各类原辅料都可以折算为电能消耗，从
而帮助厂商建立改善路径，比如在规划建设阶段就把环保和能耗的持续开发纳入系统，这
样新兴半导体芯片厂就可以高起点，高目标的进行规划设计，同时通过SEMI S23这个标
准工具，厂商可以找到改善的精确方法，从而达到整个行业的节能目标。
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