《電子技術(shù)應(yīng)用》
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都說做芯片是一場(chǎng)豪賭 英特爾處理器制造流程解密

2016-06-16

  微處理器的開發(fā)是商業(yè)世界中最具風(fēng)險(xiǎn)、代價(jià)最為高昂、也是技術(shù)上最為復(fù)雜的壯舉。

  英特爾位于俄勒岡州希爾斯伯勒市的微處理器工廠代號(hào)D1D,在進(jìn)入這個(gè)1700萬平方英尺工廠的凈室前,你需要仔細(xì)地洗手洗臉,最好再排空膀胱,因?yàn)閮羰依餂]有衛(wèi)生間,而且禁止使用化妝品、香水以及各種脂粉。書寫工具是允許使用的,但前提是無菌。普通紙張因?yàn)榇嬖谖⑿☆w粒被絕對(duì)禁止使用,如果你要寫東西,需要使用一種叫“高性能文檔材料”的類紙產(chǎn)品。

  這大概是世界上最干凈的地方

  戴上發(fā)套后,下一站是更衣室,它位于外界和凈室之間的一個(gè)加壓房間內(nèi)。當(dāng)你走進(jìn)去的時(shí)候,占用了四個(gè)半足球場(chǎng)面積的大型吹風(fēng)機(jī)會(huì)把你身上的雜物吹走——灰塵、棉塵、狗毛、細(xì)菌等。戴上內(nèi)層手套,然后穿上白色緊身衣和一個(gè)外科手術(shù)式的口罩,緊接著是第二層手套以及一雙鞋套和安全眼鏡。這些嚴(yán)密的措施沒有一個(gè)是為了保護(hù)你的安全的,它們都是為了保護(hù)芯片,防止你傷害到它們。

  凈室里的空氣應(yīng)該是你呼吸過最干凈的空氣。它能達(dá)到10級(jí)純度,意味著每立方英尺內(nèi)超過0.5微米的顆粒不會(huì)超過10個(gè),0.5微米大概是一個(gè)小的細(xì)菌的大小。在非常干凈的醫(yī)院里,或者在大約每立方英尺10000個(gè)細(xì)菌顆粒的環(huán)境中,都不用擔(dān)心被感染的風(fēng)險(xiǎn)。在外面的世界里,這一數(shù)字大約為300萬。

  凈室?guī)缀跏羌澎o無聲的,除了“工具”(英特爾這樣稱呼它們)發(fā)出非常小的嗡嗡聲。這些工具看起來像是巨型復(fù)印機(jī),每一臺(tái)的成本高達(dá)5000萬美元。它們固定在建筑框架上的鋼支架上,所以沒有震動(dòng)(無論是其他的工具還是你的腳步)能夠影響到芯片的制造。當(dāng)然即便如此,進(jìn)去之后你也會(huì)放輕腳步。工具中有一些非常精準(zhǔn),它們能夠?qū)崿F(xiàn)半納米距離的控制,這是兩個(gè)硅原子的寬度。

  凈室的亮度也令人吃驚。幾十年來,英特爾凈室內(nèi)的照明被弄得像暗房一樣,沐浴在昏暗的深黃色燈光中?,F(xiàn)在擔(dān)任英特爾首席制造科學(xué)家的Mark Bohr將自己整個(gè)38年的職業(yè)生涯都用在芯片制造上,這個(gè)小個(gè)子的男人表情嚴(yán)肅,“這種做法已經(jīng)過時(shí)了,” 他表示,“可沒有人有勇氣改變它?!?/p>

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  晶片是通過在拋光的12英寸晶元上蝕刻、切割而來的。這些晶片被密封保存在微波爐大小的密封罐中,這些密封罐被稱為“foups”,由機(jī)器人負(fù)責(zé)搬運(yùn)。事實(shí)上有數(shù)百個(gè)機(jī)器人,這些機(jī)器人運(yùn)行在各自的軌道上,將晶片送往不同的工具處。密封罐內(nèi)的空氣達(dá)到一級(jí),這意味著空氣中可能完全不含顆粒物。這些晶片會(huì)定期地用純凈水進(jìn)行清洗,清洗使用的水非常純凈,這在自然界中是不存在的。不過如此純凈的水對(duì)人來說是致命的。如果你喝了很多這種純凈水,它將會(huì)把重要的礦物質(zhì)從你的細(xì)胞中帶走,并用這種方式殺死你。

  在未來三個(gè)月里(三倍于波音公司制造一臺(tái)夢(mèng)幻客機(jī)(Dreamliner)的時(shí)間),這些晶片將會(huì)變成微處理器。它們將通過超過2000個(gè)步驟的光刻、刻蝕、材料應(yīng)用以及更多的蝕刻方式的加工。然后每一片晶片將被切入上百個(gè)左右的拇指大小的凹模之中,每一個(gè)都將被陶瓷封裝。如果一切順利,在英特爾工作的10萬名員工(或者差不多這么多的員工)將沒有一個(gè)人會(huì)觸摸過它們。這個(gè)奇跡般的機(jī)械化流程的終點(diǎn):英特爾至強(qiáng)E5 v4,該公司最新的服務(wù)器芯片以及互聯(lián)網(wǎng)引擎。


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