전력 소비량 8% 감소
세계 최대 파운드리 기업인 TSMC는 수십 개의 팹(fab)을 운영하며 막대한 전력을 소비하고 있으며, 이는 대만 전체 전력 소비량의 약 9%에 달하는 규모입니다. 지난달, 비용 절감과 지속 가능한 목표 달성을 위해 TSMC는 EUV(극자외선) 리소그래피 장비의 전력 소비를 줄이는 'EUV 다이나믹 에너지 절약 프로그램(EUV Dynamic Energy Saving Program)'을 시작했습니다. TSMC는 2025년 9월부터 Fabs 15B, 18A, 18B에서 이 프로그램을 단계적으로 확대 적용하고 있으며, 현재까지는 긍정적인 결과를 보여주고 있습니다. 회사는 연말까지 전 세계 모든 EUV 장비에 걸쳐 프로그램의 전면 배치를 완료하고, 향후 건설되는 모든 신규 팹 시설에도 기본 요구 사항으로 도입할 계획입니다 (예: 애리조나의 Fab 21 phase 2 이후 시설도 이 프로그램이 적용될 예정입니다).
TSMC는 이 프로그램이 2030년까지 총 1억 9천만 kWh의 전력 절감과 101킬로톤의 탄소 배출 감소를 가져올 것으로 예상합니다. 또한, TSMC는 DUV(심자외선) 스캐너를 포함한 다른 리소그래피 장비와 리소그래피 분야 외의 추가 모듈에도 유사한 다이나믹 에너지 제어 메커니즘을 적용하는 방안을 모색하고 있습니다. 비록 TSMC가 EUV 다이나믹 에너지 절약 프로그램의 구체적인 내용을 밝히지는 않았지만, 이 프로그램이 DUV 시스템과 다른 장비에도 적용 가능하다는 사실은 특정 EUV 고유의 특성에 국한되지 않음을 의미합니다. 예를 들어, 이 프로그램은 실시간 운영 상태에 기반한 적응형 전력 스케일링을 구현할 수 있습니다. 웨이퍼가 즉시 가공 대기열에 없을 경우, EUV 장비가 지속적으로 최대 전력을 소비하는 대신 지능적으로 작동을 일시 중지하거나 저전력 상태로 전환하는 방식입니다. 다만, 이러한 접근 방식을 위해서는 클린룸 전체의 실시간 데이터 교환과 더불어 공정/생산 흐름 수준에서의 최적화가 선행되어야 할 것으로 예상됩니다 (물론 이는 추정입니다).
TSMC는 수년 동안 전력 소비가 많은 EUV 팹 장비의 전력 효율성 개선에 힘써왔습니다. 2024년 중반에는 구체적인 방식은 공개하지 않았으나, EUV 리소 장비의 전력 소비를 24% 줄이는 데 성공했다고 발표했습니다. 나아가 TSMC가 구축한 향상된 팹 수준 자동화 시스템은 실시간 생산 수요에 따라 장비 에너지 사용량을 동적으로 조절하는 고급 제어 시스템을 활용하여, EUV 장비의 최대 전력 수요를 44% 감소시키는 데 성공했습니다. 이는 생산량, 품질 또는 수율 저하 없이 더 효율적인 운영을 가능하게 했습니다.
2030년까지 1억 9천만 kWh의 전력 절감은 상당한 규모로 보일 수 있으나 (kWh당 NT$3.78 기준 약 2,244만 달러 절감액), TSMC의 전체 전력 소비량으로 따지면 크지 않은 수치입니다. SemiVision에 따르면, 2024년 이 파운드리 공장은 총 255억 5천만 kWh를 소비했으며, 이 중 219억 4천만 kWh가 비재생 에너지원, 36억 1천만 kWh가 재생 에너지원에서 공급되었습니다. TSMC가 사용한 전력 중 실제 팹 장비에서 소모된 전력은 46.1%에 불과했으며, 나머지 약 53.9%는 다양한 지원 시스템에서 사용된 전력이었습니다.