半导体制造期间一旦停电影响有多大？

强劲的副热带高压带来的极端高温天气还在长江流域肆虐，川渝地区高温尤甚，部分地区河流、水库水量告急，水利发电能力大幅减弱。

本月20日，据四川经信厅、国网四川电力公司发布的一份《关于扩大工业企业让电于民实施范围的紧急通知》显示，为确保四川电网安全，确保民生用电，确保不出现拉闸限电，从8月15日起，在全省（除攀枝花、凉山）扩大工业企业让电于民实施范围，对四川电网有序用电方案中所有工业电力用户（含白名单重点保障企业）实施生产全停（保安负荷除外），放高温假，时间从8月20日0点至8月25日24点。

此前，四川电力公司已经于8月14日下发限电通知，20日通知则继续延长限电时间。

限电“续杯”，半导体供应链会受影响吗？

答案是肯定的。据了解，川渝两地拥有大量笔记本、显示器面板制造厂家，德州仪器、英特尔、安森美等半导体厂商也在这里拥有晶圆制造、封测等工厂。富士康、和硕、广达、英业达等代工厂等也都有在四川或重庆设厂。限电会迫使企业调整生产模式，大部分企业选择在限电过后加大生产力度来弥补限电时间的产量降低。

半导体企业一直是耗电大户，且对电力的连续性依赖极高，一旦遭遇停电，损失往往难以估量。2010年，东芝一座工厂遭遇了时长为0.07秒瞬间电压低下的供电事故，多台设备停止运行，直到2天后才得以重启。由此带来的影响是，当月东芝NAND产能下降近20%，直接经济损失10亿人民币以上。

有计划的停电对企业的冲击远小于突然停电或电压骤降，但是半导体企业一旦停产就需要短至几小时，长到数日的时间来恢复生产，这其中的主要原因是受限于半导体生产时的“娇弱”。今天我们来盘点一下半导体企业受电力供应影响大的原因。

一、生产净室需要重新恢复

由于半导体工业制作的集成电路元件尺寸极小，每一块小小的芯片上都整合了大量元器件，因此在芯片等精密半导体制造过程中必须防止外界杂质污染（包括尘埃、金属离子、尘螨等）。芯片对洁净程度的要求之高，连清洗硅片的水都需要特制的高纯水。

戴眼镜的同学可能会有这样的经历，用纸巾或眼镜布擦眼镜时，恰有一粒沙子卡在中间，结果擦完眼镜，镜片上多出一道明显的“疤痕”，晶圆抛光与芯片生产同理，只不过要求更加精密，每粒小灰尘都可能造成元器件性能的劣化及产品成品率和可靠性的降低。所以制造集成电路必须在洁净的环境中进行，以尽量将污染源和硅片隔离。

净室的作用就凸现了出来，它可以让晶圆、芯片在超高净度的环境中生产，规避各类因灰尘、湿度等造成的不稳定因素。

为了维持净室的“干净”，工程师提出了各种解决方法。例如通过强大的风机过滤系统让净室内随处可见的风口带走每一粒灰尘，人为制造正压环境来防止杂质的泄露与扩散，以及利用两扇门与气锁室来隔绝外界污染物等。一旦停电，净室失去了多种净化措施后，环境中的灰尘会迅速影响设备与产品。再次生产开机前需要对所有仪器进行“清洗”，来去除每一粒可能附着在仪器上的灰尘颗粒。

部分净室工作原理  图片来源：维基百科

二  光刻与镀膜等工艺受影响较大

晶圆在变成芯片之前，一定会经过光刻环节。光刻过程可分为三个大工序：涂胶、曝光、显影，涂胶是在晶圆表面均匀的涂抹一层光刻胶。光刻胶是光敏感产品，它们受光照和温度的影响，在储存过程中也会发生与寿命相关的变化。

若某片晶圆刚好在涂胶后遇到生产暂停，光刻胶就要在空气中暴露更长时间，这时，问题就来了：

如何保存？光刻胶中的光敏成分是非常脆弱的，一般使用棕色的玻璃瓶包装，外加黑色的外包装保护。为了保证光刻胶在涂胶后不会自动曝光，光刻的所有过程均要在波长为500nm以上光照区域进行——光刻胶对这个波段的光照不敏感。停电后就需要将生产线上的晶圆进行封存保护，以免光刻胶受外界影响自动曝光。

温度影响。光刻胶涂布温度一般要和室温相同，原因是这样可以最大程度减少光刻胶的温度波动，从而减少工艺波动。停电后，温度不能维持稳定，则可能会对后续工艺造成不可预估的影响。

所以，在生产设备出现故障等特殊情况下，涂完光刻胶的产品需要保留，保留的时间一般不超过8 小时，曝光前如已被感（即胶膜已失效），不能作为正品，需返工处理。

此外，半导体制造工艺中非常关键的气相沉积和磁控溅射工艺也具有一旦开始就必须持续进行，直到镀膜工艺彻底完成的特点。这是因为一旦中断，持续生长的薄膜就将出现断层，这对产品性能的影响无疑是灾难性的。

三、生产设备断电后需要检查才能投入生产

网络上流传这样一则笑话，疫情导致停工许久后，员工回到公司的第一件事就是回忆自己是做什么工作的。其实，在芯片制造中也有类似情况。芯片生产往往需要晶圆在光刻、刻蚀等步骤中循环多次，才能在表面制造出密集复杂的电路结构。生产的多道工序间需要紧密配合，停电再启动后，所有晶圆都需要进行重新定位，也需要排查工序是否执行完全，漏了某一流程或重复执行都将让整片晶圆完全报废。

图片来源：视觉中国

本次川渝地区为计划性停电，据了解部分企业已经与供电公司进行洽谈，争取拿出对企业生产影响最小的停电方式。本次限电虽然会影响产品供应，但很多企业也表示“影响不大”。同时有部分企业采取白天休息晚上开工的方式避开用电高峰。

根据中央气象台预测，最晚至8月末，冷空气将南下影响川渝地区，届时大概率会有降水来填补发电乏力的水库。