EUV光刻机是未来半导体制造的关键技术，但每台设备的耗电量高达1,400千瓦，相当于一座小城市的电力消耗。
02TechInsights预测到2030年，配备EUV光刻机的晶圆厂年耗电量将超过54,000千兆瓦，比许多国家每年的耗电量还要多。
03由于制造每颗先进芯片需要4,000多个步骤，EUV设备约占晶圆厂总用电量的11%，其余部分由其他工具、HVAC、设施系统和冷却设备组成。
04然而，尽管电力消耗巨大，但仅占2021年全球电力消耗的0.21%，对环境影响有限。
05为应对电力基础设施挑战，行业需投资节能技术、探索可再次生产的能源并与政策制定者合作。
极紫外 (EUV) 光刻技术对于未来数年现代工艺技术与半导体制造至关重要。然而，每台 EUV 光刻机的耗电量为 1,400 千瓦（足以为一座小城市供电），EUV 光刻系统已成为影响环境的大量电力消耗者。TechInsights 认为 ，到 2030 年，所有配备 EUV 光刻机的晶圆厂的年耗电量将超过 54,000 千兆瓦 (GW)，这比新加坡或希腊等许多国家每年的耗电量还要多。
目前的低 NA EUV 扫描仪需要高达 1,170 kW 的功率，而下一代高 NA 工具预计每台需要高达 1,400 kW 的功率（根据 TechInsights）。英特尔、美光、三星、SK 海力士，并还有台积电运营的晶圆厂安装的此类机器数量每年都在增加。
TechInsights 认为，到 2030 年，配备 EUV 扫描仪的晶圆厂数量将从现在的 31 家增加到 59 家，运行中的设备数量将增加一倍左右。因此，所有安装的 EUV 系统每年将消耗 6,100 GW 的电力，这在某种程度上预示着到那时将有数百台机器投入运行。
6,100 GW/年的耗电量（与卢森堡相当）不算多。然而，制造每颗先进芯片需要 4,000 多个步骤，而晶圆厂中有数百种工具。EUV 设备约占晶圆厂总用电量的 11%，其余部分由其他工具、HVAC、设施系统和冷却设备组成。因此，所有配备低 NA 和高 NA EUV 光刻机的晶圆厂的耗电量估计将增加到 54,000 GW/年。
具体来说，每年 54,000 千兆瓦的电力大约是 Meta 数据中心在 2023 年消耗的电力的五倍。这也超过了新加坡、希腊或罗马尼亚每年的电力消耗，是拉斯维加斯大道每年电力消耗的 19 倍多。然而，虽然这是一个相当大的电力量，但它仅占 2021 年全球电力消耗（25,343,000 千兆瓦/年）的 0.21%，这是一个相当小的份额。
很容易推断，如果 59 个配备 EUV 光刻机的尖端半导体生产设施每年消耗 54,000 GW，则每个设施每年将消耗 915 GW，与最先进的数据中心的电力消耗相当。
预计到 2030 年，配备 EUV 的晶圆厂数量将增加近一倍，而电力消耗也将增加一倍以上，电力基础设施将面临重大挑战，因为即使在今天，AWS、谷歌、Meta 和微软等公司仍在努力寻找地方建设 兆瓦和千兆瓦级数据中心 ，因为电网一定要能处理它们。
如今，像英特尔这样的芯片制造商倾向于只使用可持续的绿色能源，但目前他们的电力消耗有限。随着人工智能数据中心电力需求的一直增长， AWS、 微软和 甲骨文 计划使用核电站为其数据中心供电。也许几年后芯片制造商也不得不考虑使用核电。然而，电网是否能在短短六年内为AI数据中心、先进晶圆厂、家庭和别的行业供电仍有待观察。
TechInsights 总结道：“为了确认和保证可持续的未来，该行业需要投资节能技术、探索可再次生产的能源，并与政策制定者合作应对电力基础设施的挑战。通过这样做，他们将能够扩展半导体的功率，同时最大限度地减少其对环境的影响。”
日本冲绳科学技术大学院大学开发出一项技术，能够大幅降造最尖端半导体所需的极紫外线（EUV）光刻设备的耗电量和制造成本。这项技术将从设备的光源到光刻的EUV路径上配置的反光镜数量从原来的10个减少到4个。这样做才能够显著减少EUV光源的耗电量。该大学将与企业合作，力争实现这种设备的日本国产化。
上述新技术由冲绳科学技术大学院大学的新竹积教授开发。目前，EUV光刻设备由荷兰半导体制造设备巨头ASML控股独家供应。现有设备的原理是使用激光器产生EUV，并通过10个镜子曲折反射到达晶圆，实现电路图案的转印，非常复杂。
EUV的能量每经一次反射就会衰减40%，因此最终仅有1%左右的能量能到达晶圆。而新技术只用4个反光镜，有10%以上的能量能到达晶圆。以EUV光源为中心，整体耗电量可减至原来的约十分之一。设备的结构也可大幅简化，因此当前估计需要200亿日元左右的设备引入成本也几乎能减半。
冲绳科学技术大学院大学今后将利用实际设备二分之一大小的装置，使用发光二极管（LED）做验证试验，然后从2025年开始利用EUV做验证。新竹教授表示，“我们大家都希望与企业合作，最早2026年开发出第一台设备”。
