探秘英特爾D1X晶圓廠內(nèi)部 黃光潔凈車間被震撼到了

       在最近的一次美國之行中，我（指代本文作者Ian Cutress，下同）決定花一些時間在全國各地參加一些行業(yè)活動，并花一些時間拜訪朋友和同行。其中一站是位于俄勒岡州希爾斯伯勒的英特爾 D1X Fab，這是該公司用于生產(chǎn)和開發(fā)的領(lǐng)先設(shè)施之一。

       在我訪問期間，英特爾 D1X 晶圓廠的場地被稱為 Ronler Acres——最初是英特爾現(xiàn)在在電子晶圓廠綜合體周圍保留的一系列濕地。D1X 位于希爾斯伯勒，就在英特爾瓊斯農(nóng)場園區(qū)機場的另一邊。這是英特爾在該地區(qū)的四個園區(qū)中的兩個，員工總數(shù)為 21000 人，約占英特爾全球員工總數(shù)的 18%?？梢岳斫獾氖?，該公司是該地區(qū)最大的雇主，隨著設(shè)施的建設(shè)，人數(shù)不斷增加。

       在我旁邊的是來自CraftComputing的 Jeff Soleim ，我們早上 9 點很早到達——由于前一天晚上的播客錄制，我們只睡了 4 個小時，并且在俄勒岡州寒冷的冬天早晨單程開車 60 分鐘。Jeff 欣然同意成為工廠之旅的第二副眼睛和耳朵。

Fresh Kanar，適合挑剔的卡達西調(diào)色板

       正如您想象的那樣，在工廠內(nèi)拍照和其他東西的機會非常有限?；谖以谠L問之前對英特爾設(shè)施的有限了解，我提出了幾個請求，但只有部份被被批準了，我將在訪問期間使用這些圖像作為材料。大多數(shù)晶圓廠都實行“禁止自由拍照”政策，其口號是因為他們認為這樣可以獲取特定的客戶信息。

       在接近 Ronler Acres 站點時，值得注意的是，英特爾當時的政策是在內(nèi)內(nèi)始終佩戴口罩。有一些方便的圖片可以準確展示在社交距離方面有多少六英尺。

       該設(shè)施內(nèi)部是一個非常典型的業(yè)務(wù)，例如入口 - 一個供員工簽到的前臺，供游客坐下來等待的舒適椅子，以便聯(lián)系接他的聯(lián)系人，以及展示獎品和其他花哨的東西的墻壁。還有一面墻是關(guān)于對半導體感興趣的美國前總統(tǒng)的訪問。從我們的角度來看，這才是我們感興趣的——技術(shù)墻。

       英特爾是一家在半導體制造方面有著悠久歷史的公司，周圍散布著許多這樣的屏幕——主要是為了讓參觀者（比如我們）沉浸在英特爾對該行業(yè)的技術(shù)影響中。這張圖非常簡潔，當它被替換為擁有英特爾第一個 EUV、High-NA EUV 和封裝技術(shù)的圖時，它會更加令人興奮。盡管如此，我們還是通過了前臺，那里給了我這個。

       我很確定我被交給了錯誤的權(quán)限徽章，那是相當危險的。

       入口稍遠處是英特爾制造集團的一堵獎墻。從外部看，它看起來像是公司給自己的成就清單，但有趣的是，看看其中一些是什么，因為它們還披露了以前不為人知的信息。英特爾已要求我們不要列出這些成就，因為其中許多是內(nèi)部成就，但很高興看到這些內(nèi)部里程碑與實施新研究、工藝改進和產(chǎn)量有關(guān)。

       我們被帶領(lǐng)穿過一些辦公區(qū)進入會議室，在我們參觀之前進行簡短的簡報。正如您可能想象的那樣，旅游規(guī)則很嚴格——不要碰任何東西，隨時與您的同行人在一起，只拍攝我們告訴您可以拍攝的特定事物。我們也對該站點進行了簡要概述，Ronler Acres 在一個地點進行制造、開發(fā)、封裝和材料研究。從上面看，該站點看起來像是自己的帶有小芯片的封裝處理器。但談話的一部分還涉及到一些涉及的個人防護裝備，即同名的潔凈室兔子套裝。

盡管如此，在我們進入工廠之前，我們得到了一個安全袋。

       這里面裝滿了消毒濕巾、洗手液，還有我們用于制造廠的安全眼鏡和專門的無霧濕巾。每個人在工廠都使用自己的安全眼鏡以確保舒適，如果您有眼鏡，由于要求不同，這些必須提前分類。有了我們的 All Access 通行證，是時候做好準備了。

       正如您可能想象的那樣，晶圓制造是一個微妙的過程。潔凈室必須非常干凈，并且還要不斷清潔。因此，我們必須穿的所有潔凈室設(shè)備都是新洗的，并且還有個人衛(wèi)生要求，例如有限的除臭劑和無護發(fā)產(chǎn)品。我和最后一個發(fā)生了沖突。但該過程的開始是使用西裝前手套、胡須網(wǎng)、發(fā)網(wǎng)和西裝前靴保護裝置。

       一些晶圓廠會從有粘性墊子開始，您必須在上面行走才能去除鞋子上的污垢，因為您在晶圓廠仍然穿著自己的鞋子。這也可能與強制風淋（穿上衣服）相結(jié)合，以幫助去除絨毛。對我們來說，我們直接穿上了兔子套裝——包括兜帽、套裝和鞋子。這里的關(guān)鍵是從上到下穿上套裝，這樣你就不太可能把灰塵和微粒放在自己身上。完整的“兔子套裝”裝束，減去最后的乙烯基手套，看起來像這樣：

       每個不同的部件都有多種尺寸，從我認為的介質(zhì)轉(zhuǎn)換為工廠認為的介質(zhì)總是有點猜測。著裝的最后一部分是在鏡子里上下仔細檢查，如果你有同事，也可以和同事一起檢查，以確保進入工廠時每個人都穿著合適的靴子。然后，我們進去。

       如果您以前從未去過晶圓廠，那么您首先注意到的是廠房潔凈室地板上的所有東西都是黃色的。這是設(shè)計使然——黃色鈉燈減少了房間中光的波長數(shù)量，以阻止它們中的任何一個可能與正在運輸?shù)墓杵嗷プ饔谩?

       工廠的規(guī)模是巨大的，我們說的是足球場上的足球場（不管你是指美國足球還是世界其他地區(qū)的足球）。像這樣的工廠，為了盈利，必須擴大規(guī)模。這意味著不僅有 20 臺類似的機器，而且還有數(shù)百臺不同的機器，具體取決于所需的流程。如果每個處理器需要進行 80-120 個掩膜步驟，那么每個掩膜步驟都需要沉積、光刻、蝕刻、清潔和檢查。對于大型 EUV 機器而言，每個步驟的機器成本從一百萬到數(shù)億不等。

晶圓廠潔凈車間 一系列 EUV 機器

       當您進入晶圓廠時，您會注意到的一件事就是它很高。這些建筑物被設(shè)計成是自主的，但也很容易最大限度地延長正常運行時間。這意味著如果出現(xiàn)故障（如天花板燈），可以在不禁用任何東西的情況下對其進行修復。如果需要維修或更換，即使是天花板燈也可以從工廠上方進入。但fab面積之所以這么高，是因為有些機器有兩層樓高，尤其是EUV機器。有時這些必須被提升，或使用加強梁來安裝它們。很難錯過。

       每臺機器還需要化學品和電力，這些都在子晶圓廠下方提供。雖然我之前去過一個子工廠，但我們無法參加這次訪問，但子工廠和潔凈室本身一樣大。有人告訴我，EUV 機器需要比潔凈室空間多 6 倍的子晶圓廠空間，這表明有時當涉及到原始面積時，支持這些機器所需的不僅僅是機器本身。

       晶圓廠有一個非常輕微的正氣壓，這是顯而易見的。工廠通過您在上圖中看到的通風口將空氣從天花板推到地板上。這也是為了減少灰塵和微粒，并將它們驅(qū)趕下來進行清潔，而不是上升到可能掉落的空氣中。

       需要注意的是，晶圓根本不應該暴露在空氣中。晶圓在 FOUP（前開式統(tǒng)一吊艙）內(nèi)以 25 片為一組，在位于機器上方的吊艙高速公路上的晶圓廠周圍運送。這一切都是跟蹤和自動化的，因此當一臺機器上的 FOUP 完成時，它會被一個自動吊艙拾取并帶到下一臺機器，或者放回存儲中等待芯片創(chuàng)建的下一階段。

       很難說有多少這樣的自動吊艙——我們在每個吊艙上看到三個數(shù)字，這意味著僅在這個設(shè)施中就可能有多達 1000 個。吊艙“高速公路”延伸了 Ronler Acres 場地的長度，從存儲到工廠再到封裝。它們被設(shè)計為在出現(xiàn)錯誤時進行自我報告，或者如果有人剎車，系統(tǒng)可以重新路由它，直到它被物理解決。大多數(shù) FOUP 都是黑色的，以最大限度地減少光線，但有些機器有可以看到的透明窗口。

       Jeff 和我研究了幾臺這樣的機器，并看到機器將晶圓從 FOUP 中取出用于光刻膠應用（我們認為）。我們看到的晶圓上已經(jīng)有很多處理器的常規(guī)標記——它看起來像一個 8 核設(shè)計，帶走zero E 核，所以誰知道我們在看什么。在另一臺機器上，其中一臺計量（檢查）機器上，我們在其中一個監(jiān)視器上看到了晶圓的外觀，并看到晶圓上每個裸片的圖表。對于那些經(jīng)常閱讀 AnandTech 的人來說，你會知道我喜歡用簡單的晶圓圖像計算裸片面積——從我能夠推斷出的腦后數(shù)學中，我們正在查看一個大約 400 平方毫米的前沿晶圓die。我會讓你想象那可能是什么。

       值得注意的一件事是工廠里有很多人。我參觀過位于紐約州北部的 GlobalFoundries Fab 8，他們在同一個空間里只有兩打人。但在英特爾，我可以看到幾十個，甚至有可能超過一百個。這是因為 D1X 是一家開發(fā)工廠，因此不僅芯片正在開發(fā)中并受到監(jiān)控，而且 D1X 正在通過 Mod 3 擴展來擴大其產(chǎn)能。這意味著人們在建筑物的最后三分之一處安裝硬件，包括 EUV 機器。

       英特爾尚未將其 EUV 技術(shù)產(chǎn)品化已不是什么秘密。盡管它是早期的開發(fā)者之一，但它還沒有為 10nm 做好準備，也不容易融入工藝，但我們稍后會在 Intel 4 上看到它。然而這并不意味著英特爾已經(jīng)坐享其成——在晶圓廠內(nèi)，我們看到許多（我無法透露）EUV 機器處于不同的狀態(tài)。

觸摸 EUV 機器。感覺很好。

       但在其他情況下，它們?nèi)栽诎惭b中。正如您可能想象的那樣，我不被允許拍攝正在安裝的 EUV 機器的照片，但看里面的東西有點令人興奮。我不確定我到底在看什么部分，但有很多帶有“Noble Gas”等標簽的管道，所有部分看起來都像是一個 2 米寬的機加工鋁制半球體。里面的所有東西都感覺是為機器量身定做的，而一個這樣的設(shè)備有超過 100,000 個不同的組件并且需要六個月的時間來安裝，再加上另外六個月的調(diào)整時，你就會明白為什么EUV那么難。

       除了工廠的黃燈部分，英特爾還有一部分工廠處于常規(guī)照明下——我們沒有在那里花太多時間，英特爾也沒有詳細說明工廠的那部分是什么，但在那個空間里要狹窄得多。機器離得太近了，我們沒有一條清晰的路可以走下去。然而，在回來的路上，我確實注意到一臺機器上有很多警告標簽，上面標有各種刺激性化學物質(zhì)——氟化氫、各種與鹵素結(jié)合的含硫成分，甚至是一些腐蝕性的硅酸鹽化合物，專為蝕刻和清潔而設(shè)計。教沙子思考需要大量腐蝕性化學物質(zhì)，英特爾表示，它投入了大量精力來重復使用它可以使用的東西并回收其他所有東西。

更多 FOUP 。工廠里聲音很大

       總的來說，我們在晶圓廠花了大約 90 分鐘，其中包括一兩個用于圖片的位置和一到十分鐘用于根據(jù)我們在無法拍攝的監(jiān)視器上看到的內(nèi)容計算裸片尺寸。參觀晶圓廠的好處是您正在參觀晶圓廠 - 壞處是如果不先參觀它并且不知道您會看到什么，很難提前準備或提前研究那里有什么，有什么問題詢問，以及是否有任何內(nèi)容可供觀眾窺視。我是那種樂于站立并研究每臺機器 90 分鐘以了解其工作原理的人——在行業(yè)會議上閱讀有關(guān)制造工作原理的研究論文是一回事，但近距離觀察它是另一回事。

       這里還有另一個視角。我知道，如果我在一個不那么先進的設(shè)施中，例如45nm、90nm 或更老的設(shè)備，我會有同樣的反應。我不會看 EUV 機器內(nèi)部，但我仍然想知道一切是如何工作的，看到晶圓飛過這個地方，并且知道這些機器正在做盡可能多的物理彎曲的事情，以獲得像汽車這樣簡單的東西——座椅控制器上市。

       我已經(jīng)問過英特爾是否可以在準備好High NA 機器時安裝我們?nèi)⒂^安裝——我被告知它比普通的 EUV 更大，所以我迫不及待地想看看它。

來源：內(nèi)容由半導體行業(yè)觀察（ID：icbank）編譯自anandtech