隨著半導體產業的快速發展，對于電力供應的需求也是與日俱增。如果電力供應跟不上，那么半導體產業的發展也必將會受到巨大的阻礙。目前臺灣最引以為傲的半導體產業正在遭遇“缺電”威脅，而且隨著臺灣半導體產業對于電力需求的快速增長，以及臺灣當局“2025非核家園”計劃的推進，未來這一威脅仍將會進一步加劇。這也為臺灣半導體產業的未來的發展蒙上了一層陰霾。

815臺灣大停電或許只是個開始

根據世界能源署統計，2012年臺灣人均年耗電量已經達到約10800千瓦時，超過日本、韓國，成為亞洲非產油國家和地區人均耗電量之最。而2014年中國大陸的人均年耗電量才4740千瓦時，不到臺灣2012年的一半。其中，臺灣龐大的半導體產業正是耗電大戶，而臺灣普通民眾的耗電量高企則是由于“被平均”了。

根據2011年的數據，電腦通信及電子產業、化學材料、金屬和鋼鐵工業三個領域的企業年耗電總量占全臺灣總用電量的33．1％，而且每年還會增加30億千瓦時以上，確實是用電大戶。

需要指出的是，由于臺灣缺乏能源產業，煤礦、水電也比較匱乏，這也導致了臺灣所需的能源99％需要靠進口。但是，長期以來，臺灣的電價卻由于政治原因（不能漲價），一直處于全球較低水平。根據國際能源總署2016年8月發布的統計資料顯示，2015年臺灣工業電價為全球第8低，居民電價更是全球第3低。而長期低電價的結果是，臺灣的供電公司——臺電既要維持相當規模的發電量，又不能漲電價，經濟高效的核電又不能用，導致公司的運營入不敷出。根據臺電公司今年8月公布的數據顯示，今年上半年虧損近71億元新臺幣，累計虧損達1010億元新臺幣，再加上各種長短期債務，賬上欠債高達1．06萬億元新臺幣，負債比率高達85％。臺電的持續虧損，也導致難以有資金加大投入，提升發電量，再加上電力需求的大幅增長，導致臺灣用電也開始越來越緊張。

2017年7月底8月初，尼莎、海棠兩股臺風先后在臺灣登陸，一架位于宜蘭東澳的輸電鐵塔被臺風吹倒，造成臺灣供電吃緊，一時鬧起了電荒。初步評估修復此供電鐵塔至少需要15天。

隨后在8月15日，臺灣發生全島性大規模停電，受影響家庭近700萬戶（幾乎是臺灣全部人口）。為了保護臺灣的支柱產業——半導體產業，政府將當晚殘存的電力全都供給了三大科學園區的半導體Fab廠。這也使得全球最大的晶圓代工廠臺積電在這次停電中毫發無傷，全球芯片封測巨頭日月光集團僅有南科的部分園區出現了60分鐘停電，隨后很快就恢復了供電。只有南茂科技位于南科園區的工廠出現了一些損失。總的來說，這次大停電對于臺灣的半導體產業影響并不大。

但是，此次大停電卻著實嚇到了臺灣的半導體產業。

因為，芯片在生產過程中，一旦發生斷電，就意味著生產線上所有的晶圓可能全部都要報廢。首先，芯片Fab的生產需要超凈生產環境，任何自然災害對建筑的晃動都有可能造成超凈環境被污染，而維持超凈環境本身也是需要消耗大量電力。而一旦停電，超凈環境就可能會被污染，整個產線上的晶圓可能就要報廢。同時，芯片生產設備的斷電將會帶來更大的損失。以一臺ASML ArF－immersion 1980Di光刻機產線為例，如果發生斷電，再恢復、重啟、ramp up所需的設備代價可能高達千萬美元以上。而對于擁有眾多設備的整個工廠來說，損失將會更大。

此前，在2016年，西安市高壓變電站設備一度起火爆炸，西安市東部和南部電壓陡變，導致西安三星存儲芯片廠的緊急停機，產線上晶圓全部作廢，按照當時的64層NAND芯片價格估算，那次事故三星損失高達3億美元。

而且這些芯片廠線停產時間的長短還將直接影響全球芯片的供應和價格。比如，2015年，臺灣高雄地震，臺積電中科、南科廠停產，導致全球邏輯芯片價格上漲10％～20％。同樣，韓國第二大芯片廠商海力士位于無錫的晶圓廠發生爆炸后，全球存儲芯片價格瞬間就跳漲了25％。

早在2015年底的時候，當時的總統馬英九到參觀臺積電中科廠。當時臺積電董事長張忠謀就指出，目前臺灣最大的隱憂之一就是缺電，臺灣2017年可能面臨限電危機。張忠謀當時在接受采訪時就表示，停電對于臺積電的影響“幾乎不可估計”。雖然臺積電每個廠都有備用電源，但是面對產線所需的巨大電能，備用電源在停電時也撐不了多久。此前臺積電還曾提出過自建電廠的計劃，但是卻并未獲批。

8月15日大停電后，用電大戶、面板大廠友達董事長彭雙浪也表示，“臺灣用電是民生補貼工業。其實，供給和需求應該用價格來調整，用電量越高的人支付越高的單價。我們不怕貴，是怕不穩定”。

顯然，電力供應的穩定性對于半導體廠商，乃至整個半導體產業來說都至關重要。而隨著半導體產業的進一步發展，對于電力的需求也將呈現急劇增長的態勢，若臺灣不能保障足夠的電力供應，“缺電”將成為阻礙臺灣半導體產業發展的最大障礙。

半導體產業對于電力需求的急劇增長，將進一步加大缺口

半導體的制造，本來就是高度耗電的過程。在臺灣半導體廠商當中，臺積電一直都是最大的用電大戶。資料顯示，過去五年，全臺灣增長的電量，其中1／3都被臺積電給消耗了。根據臺積電企業社會責任報告書，2016 年用電量高達88．53 億度，較前一年增加了11％。臺積電僅在竹科的Fab耗電功率已經超過72萬千瓦。

而隨著摩爾定律的發展，半導體的制程推進也越來越困難，預計5nm工藝將必須引入新的EUV （極紫外光）微影技術才能實現，但是這也將導致用電量的暴增。

據了解，目前半導體制程的主流光源是氬氟雷射，波長為 193 納米，當晶體管尺度已微縮到幾十納米時，就像用一支粗毛筆寫蠅頭小字一般，生產起來有點力不從心。而極紫外光的波長僅有 13．5 納米，這也使得 EUV光刻機成為了攻克7nm、5nm、3nm工藝的關鍵。

目前能夠生產的EUV光刻機的只有荷蘭ASML一家，而EUV光刻機的造價也是非常之高昂。ASML目前最先進的EUV光刻機NXE 3400B一臺售價高達1．1億美金，而且還供不應求。據報道顯示，此前ASML接到了5臺EUV光刻機的訂單，其中臺積電訂走了5臺，耗資5．5億美元。這個價錢，幾乎可以買下兩臺世界最大民航機──空巴 A380。

而EUV光刻機除了售價高昂之外，其耗電也是非常之驚人！

雖然，ASML并未公布 EUV光刻機機臺的耗電功率，但世界第二大內存制造商、南韓的 SK 海力士曾在 2009 年的 EUV Symposium 表示，“EUV 的能源轉換效率（wall plug efficiency）只有 0．02％ 左右。”而造成轉換率低的一大原因是，極紫外光本身的損耗過大。

“極紫外光物理特性與一般常見的紫外光差異極大。這種光非常容易被吸收，連空氣都不透光，所以整個生產環境必須抽成真空；同時，也無法以玻璃透鏡折射，必須以硅與鉬制成的特殊鍍膜反射鏡，來修正光的前進方向，而且每一次反射仍會損失 3 成能量，但一臺 EUV 機臺得經過十幾面反射鏡，將光從光源一路導到晶圓，最后大概只能剩下不到 2％ 的光線。”這也是 EUV 機臺如此耗電的主因之一。

如果按照前面的EUV能源轉換效率只有0．02％ 來計算，目前先進的能輸出 250 瓦功率的 EUV的機臺，需要輸入0．125萬千瓦的電力才能達到，這個耗電量是傳統氬氟雷射的 10 倍以上。換句話來說，就是一臺輸出功率250W的EUV機器工作一天，將會消耗3萬度電，這個數字確實嚇人。

根據芯智訊了解，要想達到 250 瓦功率的 EUV輸出，需要將多臺13kW CO2激光器串聯接通達到所需的功率要求，最終從等離子體源產生所需的EUV光輸出。高科技產生極紫外光的過程非常低效，過去被人們比擬為“用核反應堆提供動力”，但也成為了滿足半導體工業批量生產要求擴展EUV輸出功率的唯一可行方式。

另外需要指出的是，如此大的耗電量也不可避免的帶來了很大的發熱量，因此需要部署相應的冷卻系統，而這也將非常的耗電。

另外，根據預計，一個7nm的產線可能只需要1臺ASML EUV光刻機NXE 3400B即可，但是到了3nm制程產線，除非ASML推出更先進的EUV光刻機，否則一條3nm制程產線需要4臺NXE 3400B，耗電量將更是驚人。有報道稱，一個3nm制程Fab的用電量將相當于整個臺東（花蓮、宜蘭、屏東）的用電量，這確實是太恐怖！這也是為何此前業內曾有傳聞稱臺積電計劃將3nm新廠放到美國的一個原因。

不過，在臺灣政府承諾解決水電等相關問題后，也考量到對臺灣經濟的重要性，臺積電在今年9月底終于宣布將新規劃的3nm工廠將落腳在臺灣的南部科學工業園區臺南園區，預計投資200億美元，2022年前完工。但是，臺灣政府想要實現這個承諾卻并不容易。

因為除了規劃中的3nm制程Fab之外，臺積電還要新建一座5nm制程Fab（南科Fab14）和一座7nm制程Fab，同時其他的Fab也都會進行產線擴張，比如臺積電的中科廠 Fab 15在2017年完成對10nm制程的5期、6期擴建 。

此外，臺灣其他的半導體廠商也有一些相應的擴建計劃。顯然，隨著新的制程工藝的推進，工廠的擴建和設備升級，臺灣半導體產業的對于電力的需求將會出現暴漲。而與此同時，臺灣的電力供應卻面臨巨大的問題，并且未來幾年內可能都難以得到改善。

“2025非核家園”導致缺電加重

2011年3月，受東日本大地震影響，日本福島第一核電站損毀，核電站的三個反應堆因過熱發生堆芯熔毀，放射性物質泄漏到外部，發生嚴重核泄漏事故。在福島核電站周圍20公里內的21萬民眾被迫撤離。受此事件的影響，核電安全問題也引起了多個國家和地區民眾的恐慌，隨后日本、德國、臺灣都紛紛考慮“棄核”（放棄核電）。

福島核電站事故發生之后，當時的民進黨主席蔡英文為了獲得支持率，就拋出了“2025非核家園計劃”，強調如果贏得“總統”大選，將最終在2025年完全停止核能發電。“2025非核家園”隨后也成為了蔡英文競選“總統”的一大競選口號和承諾。

為了獲得支持率，在大肆渲染核能危害的情況下，2014年的民進黨組織了反核大游行活動，直接導致了臺灣耗費巨資建設的“核四”廠停工，變成現在的“爛危樓”。“非核家園”、“用愛發電”這些美麗而動聽的口號，成了蔡英文當選臺灣地區領導人的一個重要因素。

2016年1月16日，蔡英文以大幅領先優勢順利勝出，順利當選“中華民國”“總統”。蔡英文便得以名正言順的繼續推動“2025非核家園計劃”。今年2月，臺灣地區立法機構正式通過的相關條文明確，核能發電設備應于2025年以前全部停止運轉，以實現蔡英文提出的“2025非核家園”目標。

火電不斷加碼，污染加重

按照“2025非核家園”的規劃，到2025年臺灣天然氣發電占總發電比例的50％，燃煤30％，綠色能源20％。目前臺灣的核能供電占總電量的16％（有資料為14％），綠色能源供電僅占不到3％，顯然要在2025年這樣的目標似乎是不可能。

根據臺電所發布的報告顯示，目前臺灣火力發電約占72．6％，這其中，燃煤占40．3％、燃油占3．2％。根據報道顯示，為了應對“非核家園”之下的缺電危機。臺灣桃園大潭電廠7部燃氣機組已于11月初超過環評承諾空污排放上限，至今已超標排放336噸氮氧化物，粗估增加8萬噸碳排，且仍持續增加，若燃煤改燃氣機組，也有空污排放超標問題。臺電表示，超出排放標準將面臨地方政府罰款命運，不過為穩定供電，只能持續發電，并于非尖峰時段降載因應。麥寮六輕的燃煤火力發電廠的年度燃煤額度，也早早提前燒完，在10月28日就把一整年的煤都給燒光了。

污染加重，火電又被限，明年缺電更嚴重

為了保證供電，火電的不斷加碼，超標排放，直接導致了臺灣空氣污染問題的加劇。臺灣民眾對霧霾怨聲載道，當局迫于壓力之下又要讓臺中火力電廠減少生煤的使用量。臺中火力電廠9部機組明年遭減500萬噸生煤使用量，將短少約45億度電；興達電廠也已有2部機組被高雄市府要求至明年3月要減煤約15萬噸，將再短少3．6億度電。中火被減煤量相當于一部55萬千萬火力發電機組的發電量。這將導致臺灣明年供電狀況更加嚴峻。

重啟核能是一個好的選擇嗎？

那么重啟核能是一個好的選擇嗎？現實恐怕并不是。

根據資料顯示，除了已停工的“核四”廠，臺灣還有3座核電廠共6部機組。在“2025非核家園”計劃的推動下，今年6月前，僅有“核三廠”1號機組正常運轉。隨后進入夏季，臺灣開始鬧電荒，蔡英文當局被迫啟用了“核二廠”1號機組以及“核三廠”2號機組。

但是，臺灣的“核一廠”和“核二廠”將面臨著必須按期除役的問題，否則發生事故的可能性會急劇升高。明年年是核一廠如期除役之年，近幾年核一廠發生的多次嚴重事故，實在讓人不敢恭維。如近五年來螺栓斷裂高達12次，執行核燃料挪移與填換過程中，甚至發生一束燃料棒把手松脫事件，而機組里還有81束同型問題燃料棒。在2011年，核一場被科學雜志《Nature》指名為“全球第二危險電廠”的電廠。

無法處理使用過后的燃料棒，這是臺灣需要廢核的重要原因之一，而由于兩岸關系問題，更不可能跟大陸合作來處理。臺灣也曾經試圖找朝鮮和蒙古合作，將核廢料運走處理，但最后計劃都無疾而終。目前的三座核電廠，總發電量約5144百萬瓦，每年用過燃料棒約150噸，從1978年核電廠啟用以來，三處核電廠的用過燃料棒都放在原子爐上方的燃料冷卻池，而且超級爆滿，密度是世界第一：“核一廠”燃料池有5514束，“核二廠”7544束，“核三廠”有2401束，全部15459束，核一、核二廠的池內，束與束都快碰在一起了。

顯然，在這種情況下，重啟核能雖然能夠暫時解決能源危機，但也存在著巨大的風險。同時也是目前力推“2025非核家園”的蔡英文政府不愿選擇的一個選項。

小結：

能源危機之下，臺灣確實被逼到了一個困局之中。核恐慌之下，即便核能發電清潔又便宜，可是老舊的核電廠隨時都有出事故的危機，核燃料棒存放更是個懸在頭上的利劍。而過度依靠火力發電勢必又將帶來更為嚴重的環境污染問題，帶來嚴重的霧霾危害民眾健康。限制火電又面臨缺電危機。而剩下的諸如風能、水力與太陽能在臺灣發展更為緩慢。霧霾天之下，太陽能又無法發電。臺風天之下，天然氣又無法進港。只能依靠火力發電，燃燒大量的煤炭和天然氣。能源問題無法解決，就沒法談論發展的問題。試問，倘若臺灣無法保證電力的穩定供應，又如何支撐半導體產業的發展呢？

 來源：芯智訊