首次公开:世界最神秘的半导体生产设计基地,向我们打开了大门
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但实际上兔子服保护的并不是我们,而是车间里的设备和晶圆/芯片本身。
这些生产资料对于污染极其敏感,任何颗粒物都有可能废掉一整张硅片。整个 Fab 28 一年364天7 24小时不间断工作,产量极大。如果环境不够清洁,哪怕一分钟的污染暴露就足以累计上百万美元的损失。进而为了清洁和维修工作而暂时停工,会进一步扩大损失。
这也是为什么英特尔对于清洁的要求如此之高:每立方米颗粒物数不得高于1(手术室要求只有3万左右)。
甚至这个区域内使用的所有工具,都必须实现无尘化。工作人员“没收”了我的笔记本,然后发给了我一套专门在无尘车间里使用的纸和笔……因为它们采用的是特殊纸张和油墨,不容易产生静电和纤维、颗粒物脱落。
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到处都是机器人
穿好兔子服,完成无尘化之后,我们终于正式进入了 Fab 28 的无尘车间。这里的气压是整栋楼里最高的。
从画面中你也许能够看到一点“泛黄”,这是因为入口区域直接和车间的光刻 (Litho) 部门相连。一般的白光其实是多种光的复合,会对晶圆造成影响,所以光刻部门区域都会采用纯粹无影响的黄光:
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刚一走进车间,我们惊讶地发现:就在头顶不到一米的上方,一台台大福 (Daifuku) 机器人正在沿着轨道来回穿梭。
这些机器人携带的黑色“货物”叫做 FOUP——前开式统一处理盒 (Front Opening Unified Pod)。
FOUP 的作用,是在工厂的各个区域和部门,成百上千台各种功能的设备之间运输宝贵的晶圆。
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下面两张图是对机器与 FOUP 接口处的拍摄,可以看到双方的机械臂可以互相配合,安全地抓取和放置晶圆,确保在运输过程中对晶圆品质造成的影响最小化:
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FOUP 所运行的轨道,在英特尔内部称为“自动超级高速”(ASH),遍布整个车间。在任何一个“路口”抬头看,一眼都能看到至少7、8台机器人。整个工厂到底有多少台 FOUP?英特尔并没有回答,只是透露有“上千”台。
值得注意的是,FOUP 不仅可以在无尘和有尘区域中间运行,英特尔还正在 Fab 28 旁边修建一座更大规模的晶圆厂 Fab 38,届时两座工厂之间也会用 ASH 轨道进行连接,一张硅片可能先在28进行离子注入,又被飞速运到38完成光刻,再运回来……
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无尘车间逛一遍
整个车间面积达到了4个美式橄榄球场,装满了各种机器,完成各式任务。仅我肉眼能够看到的设备里,来自应材、ASML、东京电子等全球五大半导体设备商的产品,在这里已经齐聚一堂。
在参观过程中,工作人员一再提醒我们:不要乱按按钮,不要靠在机器上面,甚至连摸都不让摸……这是因为芯片生产的精度要求极高,任何意外触碰都有可能产生振动,甚至机器移位,导致生产缺陷或机器故障。事实上,包括 Fab 28 在内,英特尔在全球的数十家晶圆厂都坐落在地壳运动相对更稳定的地区,车间内一些高精密的机器也直接安装在抗震板上面。
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前面看完了天上飞来飞去的 FOUP 之后,下一站我们来到了缺陷应对部门。
只要工厂在运转,缺陷应对部门就不下班。他们的工作是一年364天 24小时不间断应付生产过程中出现的各种缺陷,评估缺陷的原因,如果是遇到过的话,就利用已经制定的应对手段立即处理。如果是前所未有的缺陷,那么现场工程师会把各项数据记录下来,立即组织团队研究原因,尽快研究开发出新的应对手段。
电子显微工程师 Shai Perets 向我们介绍,这也是为什么缺陷应对团队被称为“梦之队”,因为这项工作的全称是 DREAM - defect reduction evaluation and methods (缺陷降低评估和方法)——不仅检测缺陷,还要设计开发避免缺陷、提高良率的方法和技术。
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整个厂内的工程师团队工作方式也比较特别,通常分为现场和远程两组。以“梦之队”为例,有人在楼下车间现场收集数据、完成操作;楼上办公区的指挥中心里,还有一个专门的办公室,里面坐满了一群对芯片诞生全流程都足够了解的“全能型”工程师,负责缺陷分析工作。