芯片是如何制造的

 

成排排列的機(jī)器接收裝滿芯片的容器，這些芯片被移入和移出這些系統(tǒng)進(jìn)行處理。

 

 

其中一臺(tái)機(jī)器用于在制造芯片時(shí)從硅晶片上蝕刻材料。

 

芯片制造商將越來越多的晶體管封裝到每一塊硅上，這就是為什么技術(shù)每年都在革新。這也是為什么新的芯片工廠要花費(fèi)數(shù)十億美元，而很少有公司能負(fù)擔(dān)得起。

 

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(gè)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(dòng)高架軌道上的特殊吊艙中，一次可運(yùn)送25片晶圓。

 

加工一塊晶圓需要數(shù)千個(gè)步驟，長(zhǎng)達(dá)兩個(gè)月。近年來，臺(tái)積電已經(jīng)為產(chǎn)量設(shè)定了節(jié)奏，運(yùn)營(yíng)著擁有四條或四條以上生產(chǎn)線的“千兆工廠”。市場(chǎng)研究公司估計(jì)，每個(gè)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(gè)月的生產(chǎn)能力約為4萬個(gè)晶圓。

 

芯片如何封裝

 

 

使用新技術(shù)堆疊芯片，然后進(jìn)行封裝。

 

單個(gè)芯片在包裝前存儲(chǔ)在磁帶和卷軸上。

 

 

 

在封裝過程中，小型“小芯片”將直接鍵合到晶圓上。

 

加工后，晶圓被切成單獨(dú)的薄片。這些被測(cè)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(gè)新的戰(zhàn)場(chǎng)，因?yàn)橐丫w管做得更小更加困難?，F(xiàn)在，各家公司正在將多個(gè)芯片堆疊起來，或者將它們并排放置在一個(gè)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(gè)芯片捆綁在一起，其中包括一些由臺(tái)積電和其他公司制造的芯片以及在英特爾工廠生產(chǎn)的芯片。

 

是什么讓芯片工廠與眾不同

 

 

員工在園區(qū)潔凈室內(nèi)等待移動(dòng)工具零件。

 

芯片通常售價(jià)為數(shù)百至數(shù)千美元。例如，英特爾今年3月發(fā)布了其*快的臺(tái)式電腦微處理器，起價(jià)為739美元。一塊肉眼看不見的灰塵可以毀掉一個(gè)芯片。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。

 

晶圓廠還必須不受任何可能導(dǎo)致昂貴設(shè)備故障的振動(dòng)的影響。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。

 

同樣重要的是移動(dòng)大量液體和氣體的能力。**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(dòng)力柜、公用事業(yè)管道和與生產(chǎn)設(shè)備連接的冷水機(jī)。

 

如何建造晶圓廠

 

 

未來工廠。

為了建造未來的工廠，在三年內(nèi)需要大約5000名熟練的建筑工人，他們有很多事要做。

 

建筑主管說，挖掘地基預(yù)計(jì)將**89萬立方碼（680452.704 立方米）的泥土，這些泥土以每分鐘一輛自卸卡車的速度運(yùn)走。

 

該公司預(yù)計(jì)將澆筑超過44.5萬立方碼（340226.352 立方米）的混凝土，并使用10萬噸鋼筋作為地基，這比建造世界**建筑迪拜哈利法塔的鋼筋還要多。

 

多倫說，一些施工用的起重機(jī)非常大，需要100多輛卡車才能把零件組裝起來。這些起重機(jī)將為新晶圓廠吊起55噸的冷卻器。

 

一年前成為英特爾首席執(zhí)行官的帕特里克?蓋爾辛格正在游說美國(guó)國(guó)會(huì)為芯片廠建設(shè)提供撥款，并為設(shè)備投資提供稅收抵免。為了管理英特爾的支出風(fēng)險(xiǎn)，他計(jì)劃重點(diǎn)建設(shè)晶圓廠“外殼”，這些外殼可以配備相應(yīng)的設(shè)備，以應(yīng)對(duì)市場(chǎng)變化。

 

為了解決芯片短缺的問題，蓋爾辛格將不得不執(zhí)行他的計(jì)劃，生產(chǎn)由其他公司設(shè)計(jì)的芯片。但一家公司能做的也就這么多了，像手機(jī)和汽車這樣的產(chǎn)品需要來自許多供應(yīng)商的零部件，以及舊芯片。在半導(dǎo)體領(lǐng)域，也沒有哪個(gè)國(guó)家能夠獨(dú)善其身。

 

盡管推動(dòng)國(guó)內(nèi)制造業(yè)可以在一定程度上降低供應(yīng)風(fēng)險(xiǎn)，但芯片行業(yè)將繼續(xù)依賴一個(gè)復(fù)雜的全球企業(yè)網(wǎng)絡(luò)來提供原材料、生產(chǎn)設(shè)備、設(shè)計(jì)軟件、人才和專業(yè)制造