英特爾(Intel)是PC芯片領(lǐng)域的巨頭，也是強(qiáng)大的芯片生產(chǎn)商。目前最先進(jìn)的制程工藝為10nm SuperFin（可以理解為10nm+）。如今，英特爾正試圖恢復(fù)其在芯片制造技術(shù)方面的長期領(lǐng)先地位，押注200億美元，希望能幫助緩解芯片短缺局面。三年時間內(nèi)，英特爾將在其位于亞利桑那州錢德勒的芯片制造中心建造兩家工廠，不僅如此，它還有更大規(guī)模的擴(kuò)張計(jì)劃，將在俄亥俄州的新奧爾巴尼和德國的馬格德堡建立新工廠。

      為了解一顆芯片的誕生過程，讓我們一起走進(jìn)英特爾的晶圓廠去看看。

      芯片有什么作用？芯片或集成電路在20世紀(jì)50年代末開始取代體積龐大的單個晶體管。許多這些微小的部件是在一塊硅上生產(chǎn)的，并連接在一起工作。產(chǎn)生的芯片存儲數(shù)據(jù)、放大無線電信號和執(zhí)行其他操作。英特爾以各種微處理器而聞名，它們執(zhí)行計(jì)算機(jī)的大部分計(jì)算功能。

      英特爾晶圓廠內(nèi)部

      其中一臺機(jī)器用于在制造芯片時從硅晶片上蝕刻材料?！?

      除了建造廠房和購置機(jī)器外，公司還必須花費(fèi)巨資開發(fā)復(fù)雜的加工步驟，用平板大小的硅片來制造芯片——這就是為什么這些工廠被稱為“晶圓廠”。

      巨大的機(jī)器在每個晶圓上設(shè)計(jì)芯片，然后沉積和蝕刻材料層來制造晶體管并將它們連接起來。在這些系統(tǒng)中，在自動高架軌道上的特殊吊艙中，一次最多可運(yùn)送25片晶圓。

      加工一塊晶圓需要數(shù)千個步驟，長達(dá)兩個月。近年來，臺積電已經(jīng)為產(chǎn)量設(shè)定了節(jié)奏，運(yùn)營著擁有四條或四條以上生產(chǎn)線的“千兆工廠”(gigafabs)。市場研究公司TechInsights的副董事長Dan Hutcheson估計(jì)，每個工廠每月可以加工10萬片以上的晶圓。他估計(jì)，英特爾在亞利桑那州的兩家計(jì)劃投資100億美元的工廠每個月的生產(chǎn)能力約為4萬個晶圓。

      芯片封裝是芯片成品至關(guān)重要的一步，封裝是為了保護(hù)電路芯片免受周圍環(huán)境的影響，包括來自物理、化學(xué)方面的影響。以引線框架形式封裝為例的完整封裝工程需要經(jīng)歷晶圓減薄－劃片－貼片－銀膠烘烤－等離子清洗－鍵合－塑封－后固化－電鍍－打標(biāo)－切筋成型分離－測試－編帶/裝管/裝盤等多個步驟。

      加工后，晶圓被切成單獨(dú)的薄片。這些被測試和包裹在塑料包裝連接到電路板或系統(tǒng)的一部分。▲

      這一步已經(jīng)成為一個新的競爭戰(zhàn)場，因?yàn)橐丫w管做得更小就更加困難?，F(xiàn)在，各家公司正在將多個芯片堆疊起來，或者將它們并排放置在一個包裝中，將它們連接起來，就像一塊硅片一樣。

      如今，將少量芯片封裝在一起已成為一種常規(guī)做法，而英特爾(Intel)已經(jīng)開發(fā)出一種先進(jìn)的產(chǎn)品，利用新技術(shù)將47個獨(dú)立芯片捆綁在一起。

      大型管道將氣體從園區(qū)的處理機(jī)器中排出?！?

      一塊肉眼看不見的灰塵可以毀掉一個人。因此，晶圓廠必須比醫(yī)院手術(shù)室更清潔，需要復(fù)雜的系統(tǒng)來過濾空氣、調(diào)節(jié)溫度和濕度。此外，晶圓廠還不能受到任何振動的影響，因?yàn)檫@些振動可能導(dǎo)致昂貴設(shè)備發(fā)生故障。因此，完美的潔凈室建在巨大的混凝土板上，安裝在特殊的減震器上。

      同樣，移動大量液體和氣體也是一件重要的事。英特爾的頂級工廠大約有70英尺（２１米）高，有巨大的風(fēng)扇幫助空氣循環(huán)到正下方的潔凈室。在潔凈室的下面是成千上萬的泵、變壓器、動力柜、公用事業(yè)管道和與生產(chǎn)設(shè)備連接的冷水機(jī)。

      晶圓廠對水的需求

      晶圓廠是水密集型業(yè)務(wù)，這是因?yàn)樵谏a(chǎn)過程的許多階段都需要水來清潔晶圓。

      英特爾希爾斯伯勒工廠的一座塔從水中去除氣體?！?