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與我們一起參觀(可能)生產您的電腦處理器的英特爾工廠

  • 2022-12-24
  • Misha

如果我告訴您,為您的筆記型電腦提供動力的處理器很可能是「以色列製造」晶片,您可能會感到驚訝。雖然半導體危機凸顯了亞洲和美國在該領域的巨大影響力,但您可能會預期您的處理器將來自世界這些地區之一。然而,許多晶片都產自乾燥的黎凡特平原,尤其是 Core 10e, 11e等12e一代。因為以色列不僅是英特爾的大腦半球之一,也是重要的生產中心。這也使得英特爾成為全球晶片生產領域最多元化的公司,在美國、愛爾蘭、以色列以及德國都設有「晶圓廠」。使英特爾成為晶片生產的「西方冠軍」。

另請閱讀: 英特爾希望在半導體生產領域扮演西方冠軍的角色(2021 年 3 月)

這些工廠均負責生產最薄電路寬度不足 10 奈米的矽晶圓。一種帶來嚴格性和安全性的精確性。不僅是生產安全,還有資訊分發安全。所以我們並不是每天都會進入這些巨大的白色房間之一。因此,當英特爾要求我們了解電腦生產神經中樞的核心情況時,我們就答應了。帶著一點點的忐忑…

一家花了很長時間才(真正)向我們開放的工廠

我們已經在 2019 年訪問過 yriat Gat 現場,但當時我們無法進入工廠部分,也無法從同等程度的資訊中受益。 ©阿德里安·布蘭科/01net.com

這種擔憂並非來自計劃中的訪問。這有一個背景,因為這不是我們第一次訪問 Kiryat Gat 遺址:英特爾曾在 2019 年邀請了幾位記者來以色列進行「冰湖之旅」。但在技術會議(儘管如此有趣)之後,訪問本身就被縮短了。我們只看到了一個控制室,禁止拍攝任何影像。沒有全副武裝地參觀“至聖所”,沒有機器的細節,也沒有看到這個非常獨特的作品的實體視覺。顯然沒有圖像、沒有採訪、沒有故事來真正告訴你這件事。

第二次旅行非常不同,可以說是完全不同的維度。與宣布向客戶開放工廠相呼應,英特爾也希望向媒體和分析師開放工廠。一種溝通技術,一方面傳達(明顯的)開放訊息。而這也對應了英特爾常扮演的技術普及負責人的「角色」。這種姿態當然經常與行銷混合在一起(就像獵人一樣,行銷人員有好有壞!),但必須認識到,幾十年來,英特爾的技術交流一直是半導體領域最完整、最容易獲得的。英特爾比其他公司更早、更好地抓住了努力突出其研究、產品和員工的好處。

Kyriat Gat,通往沙漠門戶的尖端科技中心

Kyriat Gat 工地及週邊地區的鳥瞰圖。/ ©英特爾以色列

我們離開特拉維夫,參觀了一個研究中心,前往基里亞特加特 (Kyriat Gat),在「泡泡」(特拉維夫的暱稱)以南乘巴士一小時即可到達。當我們在高速公路出口處看到HP Indigo(印刷部門)和塗料製造商等公司的場地時,工業之風開始吹起。我們到達了一個化學占主導地位的地方,工廠周圍都是圍牆,甚至還有鐵絲網——為了保守秘密。最後一個環島,我們經過一個大型建築工地(進一步閱讀),現在我們來到了 Fab 28 的入口處,這裡裝飾著英特爾標誌,已經被地中海無情的陽光曬得發白。

工廠擴建工地緊鄰我們將要參觀的 Fab 28。©阿德里安·布蘭科/01net.com

Kyriat Gat 並不是英特爾的歷史遺址,該子公司於 1974 年在耶路撒冷成立。在透過驗證和晶片設計(海法)證明自己後,以色列團隊從自己的工廠中受益。她在成長過程中逐漸追隨科技發展,定居在基里亞特蓋特。

安迪·格羅夫 (Andy Grove) 是一位魅力十足的英特爾聯合創始人兼首席執行官,他總是密切關注事物。©阿德里安·布蘭科/01net.com

在工廠內部,安迪·格魯夫(Andy Grove)的肖像端坐其中,他是一位魅力十足的英特爾創始人兼老闆。牆上點綴著激勵員工的標語:「每個死者 (1) 都想活下去」。這些元素遠不是細節,而是定下了基調:我們現在是在一個生產現場,產量是關鍵,需求也很高——格羅夫先生以頑固著稱。

以色列人的這種不妥協態度得到了回報。當現任工廠老闆、現任英特爾所有晶圓廠總負責人 Daniel (Dani) Benatar 向我們講述晶片生產商的歷史時,我們的觀察很清楚:「1990年代,半導體世界有數十家能夠生產尖端晶片的製造商,到2022年,將只剩下3家:台積電、三星和美國。」。這種權力集中的原因是什麼?技術成本日益高昂。雖然 2000 年代的工廠成本為 1 到 20 億美元,但現在您需要至少 150 億美元才能擁有一座 5 奈米晶圓廠 - 僅 Kyriat Gat 工廠的擴建就花費了 100 億美元。為了使這筆資金有利可圖,工廠必須以最大產能運作。也就是說,一直在進行,沒有任何中斷。

「每個模具都想活」:工廠的目標是實現功能性「模具」的最大產量。每片晶圓生產成本為 20,000 美元,每月生產數千片晶圓,我們很快就了解了財務問題。©阿德里安·布蘭科/01net.com

為了向我們演示這一點,我們被帶到工廠控制室......您將看不到任何圖像 - 當涉及工業現場時,即使是一排屏幕也太敏感。在那裡,我們被告知“工廠絕對不能停工。我們 24/7/365 運營,實施 4 次 12 小時輪班制」。與我們談論每週 48 小時的員工告訴我們,他們有足夠的恢復天數,並且「對薪水非常滿意」。而這筆報酬是透過生產數以百萬計的晶片來賺取的,這些晶片以十億分之一公尺的精度「雕刻」在矽晶圓上。在正常環境中不可能生產這種產品:您需要的房間的空氣比醫院的空氣純淨一千倍,並且清除了可能破壞每片價值 20,000 美元的晶圓的最輕微的灰塵。所以在進入這樣的地方之前,你必須出示你的證件。或者更確切地說,白色連身褲。

(1):晶片是一塊矽晶圓,將被切割並轉換為功能晶片。

穿上你的兔子套裝!

在進入工廠之前,你絕對必須從頭到腳遮蓋起來,這需要時間……而且需要一點嚴謹。©英特爾以色列

想要進入晶片生產的“聖殿”,必須做好防範措施。首先,安全性,顯然是帶有徽章閱讀器的大門,其次是帶有安全鑰匙的門。一旦你穿過門廊的另一邊,你就會到達一個白色的大房間,就像電影《駭客任務》中一樣。但我們發現的不是槍枝和突擊步槍,而是全身布料服裝、踝靴、布料帽和一次性手套。

「GownRoom」的技術人員關注我們的每一個手勢以及我們必須穿戴的設備的確切順序,確保我們遵守規則。處理器的生命受到威脅!©英特爾以色列

但裝備自己是毫無疑問的:你是個新手,為了確保套裝合身,你需要幫助。體現在嚴厲的以色列團隊,當你犯錯時,他們會嚴厲地斥責你。首先是頭上的帽子,然後是乳膠手套,加上鞋套,然後是頭罩,然後是套裝,然後是長統靴,然後是眼鏡,最後是額外的手套。按照這個順序,而不是任何其他順序。

這些塞伯利亞人以一種幹練而熟練的姿態,為我們這群戴帽子的傻瓜們配備並檢查服裝。無法隨身攜帶任何電子設備——而且我們一到達現場,智慧型手機顯然就被沒收了。甚至我的筆記本、筆和 ReMarkable 2 數位筆記板也被禁止使用。如果後者中晶片、電池和天線的存在譴責了它,那麼對於筆和紙來說,尤其是拒絕使用這種外部材料書寫時我可以拒絕的任何顆粒(灰塵、紙張)。

為避免工廠內出現灰塵顆粒,僅接受無塵室合格的記事本和筆。©阿德里安·布蘭科/01net.com

那麼如何報告準確的資訊呢?總是以書面形式,但有適合在乾淨的房間裡做筆記的筆記本和筆——是的,它存在。筆記本很小,筆還可以,但不夠流暢,不適合我的口味。但這個記憶支持會比我微薄的大腦更安全。因為這個地方的尺寸、神秘的銘文甚至奇怪的燈光值得我們向您描述這個“FOUP”球。

機器球和 FOUP

©阿德里安·布蘭科/01net.com

還沒進入機艙,走廊就寬敞明亮,通風系統隨處可見。牆上有安全說明、激勵標語、要達成的目標。然後到達野獸的巢穴:迷宮般的超專業機器,這些機器來自您通常從未聽說過的品牌。沒有向我們提供所有細節——更不用說秘密了! – 製造我們的晶片,團隊向我們解釋了一些流程,特別是基本原理。

我們受邀參加的導遊有時帶有夏令營的特徵……但有一些嚴格的要求,有時甚至是軍事節奏。© 英特爾以色列

如果正確使用,193 nm 雷射如何能夠雕刻寬度僅為 10 nm 的電路(Intel 7 工藝,該公司最先進的工藝)?它是如何發生的蝕刻,這些浴將在每次通過後去除化學元素和殘留結構 ASML「掃描器」? ASML 的 EUV 掃描儀等新技術如何限制這些化學浸泡步驟,從而限制錯誤風險?

不同類型的外套可以快速識別不同類型的員工……但英特爾並沒有向我們透露其顏色代碼的秘密!© 英特爾以色列

工廠團隊為我們標示了地形,並向我們介紹了不同的生產工位。我們沒有得到不同步驟的確切細節,這使得競爭對手能夠收集工作流程中最微小的元素。但我們學到的知識足以衡量任務的複雜性。還有機器:有些是從 ASML、Tokyo Electron 或 KLA 購買的現成機器。有一台專為英特爾設計的 100% 以色列機器——一種名為 DREAM(缺陷減少引擎和計量)的測量工具,用於搜尋矽晶圓中的表面缺陷。在這個世界上,人類扮演著守護者、控制者、牧羊人或醫生的角色。生產在控制中心的上游進行程式設計。在野獸的巢穴中,女人們和男人們負責照顧機器,這些機器按照真正的「工人」的空中球的節奏工作:FOUP。

FOUP 是工廠真正的主人。© 摘自工廠展示影片/英特爾以色列

塑膠盒、前開式統一吊艙或 FOUP 代表一群空中舞者。其編排包括在設計的各個階段移動矽晶圓。從化學浴到光刻機,再到控制階段,智人的手從未接觸過這些珍貴的蛋糕。只有具有無菌塑膠壁的 FOUP 才能在工廠內運送未來的晶片。就像擁有完美程式但人類思維深不可測的螞蟻一樣,FOUP 從一台機器轉移到另一台機器。外表相同,目的地卻不同,正是他們神秘的芭蕾標誌著工廠的步伐。

FOUP 在其高架軌道上以不間斷的芭蕾舞方式穿過工廠的不同部分。© 摘自工廠展示影片/英特爾以色列

為了防止這種節奏在最輕微的故障時轉變為心動過速,需要進行大量的維護操作。並依照 F1 進行程式設計:「我們不斷監控機器並仔細檢查最輕微的潛在缺陷。任何維護操作都就像賽車中的「進站」!», 解釋負責監控 ASML 掃描器的工程師。 “因為生產永遠不能停止。絕不。」。在吵雜、快節奏的環境中交換資訊讓我們不知所措,我們幾乎沒有參觀完不同的工作坊就必須到達設備室。在那裡,織物套裝將被清洗,乳膠手套和夏洛特手套將被回收。

未來已經開始

除了 Fab 28 之外,英特爾還額外投資了 100 億美元建造 Fab 38,代號為「Sparrow」。© 摘自工廠展示影片/英特爾以色列

剛消化完怪物巢穴中的這段通道,英特爾團隊就在非常緊迫的時間裡把我們帶到了毗鄰現場的停車場的頂層。演習的重點是什麼?在主工地另一側熙熙攘攘的建築工地上獲得一些高度。這又是一場人與機器混合的舞蹈表演。這是一項重要的活動,但只是冰山的可見部分。事實上,「白天的交通非常有限,因為我們晚上運來很多原料,以免打擾週邊社區。» 他們向我們解釋。在佔地數公頃的土地上,人和拖拉機以及起重機都栩栩如生。

Fab 28的周圍是一個巨大的建築工地,看起來就像一片起重機森林。 ©阿德里安·布蘭科/01net.com

還有什麼起重機!在「正常」模型的中間坐著一個怪物。這是一個重要的結構,不僅因為它的尺寸,而且最重要的是它的寬度和感知的力量。 “這是 2e我們從沙烏地阿拉伯帶來的世界上最強大的陸地起重機»,歡迎英特爾團隊。這台起重機不是為了炫耀自我,而是為了一項非凡的工作:吊起巨大的橫樑和金屬結構,這些將構成未來工廠的骨架。 36 根枕木,每根重 100 噸,其中只有一根「比利時 Sarens 公司的“​​巨型起重機”可以毫無風險地移動。拖曳半徑達 200 m、重達 2,850 噸的龐然大物,組裝需要三個月。簡而言之:要雕刻人類歷史上最精細的電路,您需要使用地球上最龐大的設備!

此致 Daniel (Dani) Benatar,Fab 28 前老闆,現任英特爾全球工廠負責人。促銷力道真大啊!© 英特爾以色列

F38工廠(代號「Sparrow」)的未來擴建旨在推出英特爾最先進的生產,該公司必須建造一座地基和支撐結構必須能夠支撐數噸的工廠。更不用說整件事情絕對必須超出抗震標準。與其說是避免地震,不如說是減弱所有振動。 “僅幾奈米的電路精細雕刻意味著晶圓對最輕微的干擾都很敏感», 解釋一下來自英特爾的以色列工程師。由男性和女性組成的團隊總是及時回答我們的問題。因此,英特爾的自豪感是毋庸置疑的:英特爾以色列工廠在 70 年代和 80 年代只是一個簡單的晶片驗證中心之後,現在已經成為一個設計中心,現在是英特爾旗艦生產基地。但那是另一個故事了。

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