台積電先進製程的未來 藏在一座台南的氫氣廠

文／劉光瑩 圖／黃明堂

法商亞東工業氣體日前在台南揭幕全球最大超純低碳氫氣生產設備，將以再生能源電解水取得氫氣。在完工典禮上，來自台積電與美商半導體企業的代表坐滿一整排，連台電董事長楊偉甫也特別出席。這看不見、摸不著的氫氣，為何攸關台灣半導體產業的未來競爭力？

3月18日上午，在台南科技工業區，一座兩層樓高的嶄新廠房外，貼著「水電解室」、「氧氣純化室」，以及許多三角形的警示標誌，乍看是普通的工業廠房，但卻藏著半導體產業先進製程不可或缺的原料。

這是亞東工業氣體廠最新完工的超純氫氣設備，預計以再生能源供電，電解超純水產出氫氣。亞東工業氣體是全球第二大工業氣體供應商、法國液空集團（Air Liquide）與遠東新世紀集團合資，為法國在台投資最大的製造商。

氫氣究竟有什麼重要？關鍵就藏在新聞稿裡的這一句話：

「這些氫氣生產設備將滿足極紫外光微影技術（EUV）應用中，對超高純度氫氣的新興需求，並利用更環保的氫氣製程，支援台灣主要半導體產業客戶對環境與氣候的目標。」

台積電與美商半導體企業都派代表出席

誰是「主要半導體客戶」？應該不難想像。在完工典禮現場，來自台積電與美商半導體企業的代表，坐滿現場一整排位子，不言自明。

但EUV為何會用到氫氣？還要超高純度？

簡而言之，EUV光的產生，是用每秒5萬次雷射光束轟擊液態錫，過程中錫被氣化後容易沉積在EUV的反光鏡上造成霧化，影響製程。因此注入氫氣，與錫結合成氣態的氫化錫，然後被抽出腔體。

根據業界人士估算，台積電第18廠等明年全面投產後，每天的氫氣需求量高達48輛槽車。

因應將來可見的新增需求，聯華氣體也已在南科樹谷園區購置土地，將設立2座以天然氣當原料的氫氣產製設備。

亞東的綠氫廠最不同的一點，就是將向台電購買綠電，以電解超純水的方式產出超純氫氣，生產過程無碳排。

無碳排的「綠氫」，幫助供應鏈抗暖化

亞東工業氣體總裁歐柏叡（Olivier Blachier）在完工典禮上表示，一座以綠電驅動的水電解製氫設備，跟天然氣製程相比，每年可減少8000噸碳排。等到5座綠氫設備都完成，減碳效果相當於達到100萬棵樹的固碳量。

他更強調，未來3年內，法國液空集團將確保全球所有氫氣生產都來自綠色能源。3月23日，液空集團更宣布新的永續目標，要在2035年前投資80億歐元發展氫能低碳供應鏈，更預計成為全球第一個宣布達到碳中和的工業氣體公司。

至於在台南的這座電解製氫設備，預計2年內完備購買綠電的程序，屆時生產出來的氫氣，就會是無碳排的「綠氫」，有別於來自化石燃料所製成的「藍氫」（來自天然氣）與「灰氫」（來自煤）。

這為何重要？因為在巴黎協議之後，「減碳」乃至於「零碳」，已經成為全球科技供應鏈不能不正視的議題。蘋果宣布，將在2030年前使整體供應鏈達到碳中和，屆時消費者手中的每一台iPhone、iPad等蘋果裝置，生產過程淨碳排量必須為零。

這就是為何蘋果全球供應商，在生產製造與能源使用上，都盡力追求降低碳排，能減多少是多少。例如台積電至去年7月為止，就簽下1.2GW再生能源購買契約，預計可年減218.9萬噸碳排。

亞東工業氣體表示，整體綠氫設備完工並搭配再生能源生產後，與傳統製程比較，每年將減少超過3萬5000噸碳排。

台電能源轉型，氫能是最關鍵的技術

除了半導體製程需要用氫氣，在完工典禮上現身的另一位貴賓，也揭示了新的變化。

「能源轉型是台灣現在的關鍵目標，」台電董事長楊偉甫在致詞時指出，最近許多社會關注焦點都在能源轉型，包括核電議題和藻礁公投，「最後都劍指發電來源。」

他強調，全球零碳電力發展，氫能是最關鍵的技術。他沒說錯，因為過去幾年，氫氣在全球各國都成為發展重點，包括日本、韓國、中國、德國、澳洲、北歐各國，無不投入巨大資源研發氫能，用於工業製造、儲能、新能源車等，儼然成為能源轉型的要角。

「台電是國家電力公司也是台灣最大碳排來源，我們一定要探索新技術，」他更提出，希望2050年，台灣能達到零碳社會、台電成為無碳電力公司。

從全球到台灣、從半導體龍頭到國家電力公司，無不卯足全力拚減碳。正如比爾蓋茲在3月出版的新書中所說，達到零碳未來並不容易，但並非不可能，所有人與企業都必須傾全力，才能避免氣候災難。

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