如果我告诉您,为您的笔记本电脑提供动力的处理器很可能是“以色列制造”芯片,您可能会感到惊讶。虽然半导体危机凸显了亚洲和美国在该领域的巨大影响力,但您可能预计您的处理器将来自世界这些地区之一。然而,许多芯片都产自干旱的黎凡特平原,尤其是 Core 10e, 11e等12e一代。因为以色列不仅是英特尔的大脑半球之一,也是重要的生产中心。这也使得英特尔成为全球芯片生产领域最多元化的公司,在美国、爱尔兰、以色列以及德国都设有“晶圆厂”。使英特尔成为芯片生产的“西方冠军”。
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这些工厂均负责生产最薄电路宽度不足 10 纳米的硅晶圆。一种带来严格性和安全性的精确性。不仅是生产安全,还有信息分发安全。所以我们并不是每天都会进入这些巨大的白色房间之一。因此,当英特尔要求我们了解计算机生产神经中枢的核心情况时,我们答应了。带着一点点的忐忑……
一家花了很长时间才(真正)向我们开放的工厂
这种担忧并非来自计划中的访问。这有一个背景,因为这不是我们第一次访问 Kiryat Gat 遗址:英特尔曾在 2019 年邀请了几位记者来以色列进行“冰湖之旅”。但在技术会议(尽管如此有趣)之后,访问本身就被缩短了。我们只看到了一个控制室,禁止拍摄任何图像。没有全副武装地参观“至圣所”,没有机器的细节,也没有看到这个非常独特的作品的实物视觉。显然没有图像、没有采访、没有故事来真正告诉你这件事。
第二次旅行非常不同,可以说是完全不同的维度。与宣布向客户开放工厂相呼应,英特尔也希望向媒体和分析师开放工厂。一种沟通技术,一方面传达(明显的)开放信息。而这也对应了英特尔经常扮演的技术普及负责人的“角色”。这种姿态当然经常与营销混合在一起(就像猎人一样,营销人员有好有坏!),但必须认识到,几十年来,英特尔的技术交流一直是半导体领域最完整、最容易获得的。英特尔比其他公司更早、更好地抓住了努力突出其研究、产品和员工的好处。
Kyriat Gat,通往沙漠门户的尖端技术中心
我们离开特拉维夫,参观了一个研究中心,前往基里亚特加特 (Kyriat Gat),在“泡泡”(特拉维夫的昵称)以南乘巴士一小时即可到达。当我们在高速公路出口处看到HP Indigo(印刷部门)和涂料制造商等公司的场地时,工业之风开始吹起。我们到达了一个化学占主导地位的地方,工厂周围都是围墙,甚至还有铁丝网——为了保守秘密。最后一个环岛,我们经过一个大型建筑工地(进一步阅读),现在我们来到了 Fab 28 的入口处,这里装饰着英特尔标志,已经被地中海无情的阳光晒得发白。
Kyriat Gat 并不是英特尔的历史遗址,该子公司于 1974 年在耶路撒冷成立。但原址很快就变得太小了。在通过验证和芯片设计(海法)证明自己后,以色列团队从自己的工厂中受益。她在成长过程中逐渐追随科技发展,定居在基里亚特盖特。
在工厂内部,安迪·格鲁夫(Andy Grove)的肖像端坐其中,他是一位魅力十足的英特尔创始人兼老板。墙壁上点缀着激励员工的标语:“每个死者 (1) 都想活下去”。这些元素远不是细节,而是定下了基调:我们现在是在一个生产现场,产量是关键,需求也很高——格罗夫先生以顽固着称。
以色列人的这种不妥协态度得到了回报。当前工厂老板、现任英特尔所有晶圆厂总负责人 Daniel (Dani) Benatar 向我们讲述芯片生产商的历史时,我们的观察很清楚:“20世纪90年代,半导体世界有数十家能够生产尖端芯片的制造商,到2022年,将只剩下3家:台积电、三星和美国。”。这种权力集中的原因是什么?技术成本日益高昂。虽然 2000 年代的工厂成本为 1 到 20 亿美元,但现在您需要至少 150 亿美元才能拥有一座 5 纳米晶圆厂 - 仅 Kyriat Gat 工厂的扩建就花费了 100 亿美元。为了使这笔资金有利可图,工厂必须以最大产能运转。也就是说,一直在进行,没有任何中断。
为了向我们演示这一点,我们被带到工厂控制室......您将看不到任何图像 - 当涉及工业现场时,即使是一排屏幕也太敏感。在那里,我们被告知“工厂决不能停工。我们 24/7/365 运营,实行 4 次 12 小时轮班制”。与我们谈论每周 48 小时的员工告诉我们,他们有足够的恢复天数,并且“对薪水非常满意”。而这笔报酬是通过生产数以百万计的芯片来赚取的,这些芯片以十亿分之一米的精度“雕刻”在硅晶圆上。在正常环境中不可能生产这种产品:您需要的房间的空气比医院的空气纯净一千倍,并且清除了可能破坏每片价值 20,000 美元的晶圆的最轻微的灰尘。所以在进入这样的地方之前,你必须出示你的证件。或者更确切地说,白色连身裤。
(1):芯片是一块硅晶圆,将被切割并转化为功能芯片。
穿上你的兔子套装!
想要进入芯片生产的“圣殿”,必须做好防范措施。首先,安全性,显然是带有徽章阅读器的大门,其次是带有安全钥匙的门。一旦你穿过门廊的另一边,你就会到达一个白色的大房间,就像电影《黑客帝国》中一样。但我们发现的不是枪支和突击步枪,而是全身布料服装、踝靴、布料帽子和一次性手套。
但装备自己是毫无疑问的:你是一个新手,为了确保套装合身,你需要帮助。体现在严厉的以色列团队,当你犯错时,他们会严厉地斥责你。首先是头上的帽子,然后是乳胶手套,加上鞋套,然后是头罩,然后是套装,然后是长统靴,然后是眼镜,最后是额外的手套。按照这个顺序,而不是任何其他顺序。
这些塞伯利亚人以一种干练而熟练的姿态,为我们这群戴帽子的傻瓜们配备并检查服装。无法随身携带任何电子设备——而且我们一到达现场,智能手机显然就被没收了。甚至我的笔记本、笔和 ReMarkable 2 数字笔记板也被禁止使用。如果后者中芯片、电池和天线的存在谴责了它,那么对于笔和纸来说,尤其是拒绝使用这种外部材料书写时我可以拒绝的任何颗粒(灰尘、纸张)。
那么如何报告准确的信息呢?总是以书面形式,但有适合在干净的房间里做笔记的笔记本和笔——是的,它存在。笔记本很小,笔还可以,但不够流畅,不适合我的口味。但这个记忆支持会比我微薄的大脑更安全。因为这个地方的尺寸、神秘的铭文甚至奇怪的灯光值得我们向您描述这个“FOUP”球。
机器球和 FOUP
还没进入机舱,走廊就宽敞明亮,通风系统随处可见。墙上有安全说明、激励标语、要实现的目标。然后到达野兽的巢穴:迷宫般的超专业机器,这些机器来自您通常从未听说过的品牌。没有向我们提供所有细节——更不用说秘密了! – 制造我们的芯片,团队向我们解释了一些流程,特别是基本原理。
如果正确使用,193 nm 激光器如何能够雕刻宽度仅为 10 nm 的电路(Intel 7 工艺,该公司最先进的工艺)?它是如何发生的蚀刻,这些浴将在每次通过后去除化学元素和残留结构 ASML“扫描仪”? ASML 的 EUV 扫描仪等新技术如何限制这些化学浸泡步骤,从而限制错误风险?
工厂团队为我们标出了地形,并向我们介绍了不同的生产工位。我们没有得到不同步骤的确切细节,这使得竞争对手能够收集工作流程中最微小的元素。但我们学到的知识足以衡量任务的复杂性。还有机器:有些是从 ASML、Tokyo Electron 或 KLA 购买的现成机器。有一台专为英特尔设计的 100% 以色列机器——一种名为 DREAM(缺陷减少引擎和计量)的测量工具,用于搜索硅晶圆中的表面缺陷。在这个世界上,人类扮演着守护者、控制者、牧羊人或医生的角色。生产在控制中心的上游进行编程。在野兽的巢穴中,女人们和男人们负责照管机器,这些机器按照真正的“工人”的空中球的节奏工作:FOUP。
塑料盒、前开式统一吊舱或 FOUP 代表一群空中舞者。其编排包括在设计的各个阶段移动硅晶圆。从化学浴到光刻机,再到控制阶段,智人的手从未接触过这些珍贵的蛋糕。只有具有无菌塑料壁的 FOUP 才能在工厂内运输未来的芯片。就像拥有完美程序但人类思维深不可测的蚂蚁一样,FOUP 从一台机器转移到另一台机器。外表相同,目的地却不同,正是他们神秘的芭蕾标志着工厂的步伐。
为了防止这种节奏在最轻微的故障时转变为心动过速,需要进行大量的维护操作。并按照 F1 进行编程:“我们不断监控机器并仔细检查最轻微的潜在缺陷。任何维护操作都就像赛车中的“进站”!», 解释负责监控 ASML 扫描仪的工程师。 “因为生产永远不能停止。绝不。”。在嘈杂、快节奏的环境中交换信息让我们不知所措,我们几乎没有参观完不同的车间就必须到达设备室。在那里,织物套装将被清洗,乳胶手套和夏洛特手套将被回收。
未来已经开始
刚刚消化完怪物巢穴中的这段通道,英特尔团队就在非常紧迫的时间里把我们带到了毗邻现场的停车场的顶层。演习的重点是什么?在主工地另一侧熙熙攘攘的建筑工地上获得一些高度。这又是一场人与机器混合的舞蹈表演。这是一项重要的活动,但只是冰山的可见部分。事实上,“白天的交通非常有限,因为我们晚上运来很多原材料,以免打扰周边社区。» 他们向我们解释。占地数公顷的土地上,人和拖拉机以及起重机都栩栩如生。
还有什么起重机!在“正常”模型的中间坐着一个怪物。这是一个重要的结构,不仅因为它的尺寸,而且最重要的是它的宽度和感知的力量。 “这是 2e我们从沙特阿拉伯带来的世界上最强大的陆地起重机»,欢迎英特尔团队。这台起重机不是为了炫耀自我,而是为了一项非凡的工作:吊起巨大的横梁和金属结构,这些将构成未来工厂的骨架。 36 根枕木,每根重 100 吨,其中只有一根“比利时 Sarens 公司的“巨型起重机”可以毫无风险地移动。拖曳半径达 200 m、重达 2,850 吨的庞然大物,组装需要三个月。简而言之:要雕刻人类历史上最精细的电路,您需要使用地球上最庞大的设备!
F38工厂(代号“Sparrow”)的未来扩建旨在推出英特尔最先进的生产,该公司必须建造一座地基和支撑结构必须能够支撑数吨的工厂。更不用说整个事情绝对必须超出抗震标准。与其说是避免地震,不如说是减弱所有振动。 “仅几纳米的电路精细雕刻意味着晶圆对最轻微的干扰都很敏感», 解释一下来自英特尔的以色列工程师。由男性和女性组成的团队总是及时回答我们的问题。因此,英特尔的自豪感是毋庸置疑的:英特尔以色列工厂在 70 年代和 80 年代只是一个简单的芯片验证中心之后,现在已经成为一个设计中心,现在是英特尔旗舰生产基地。但那是另一个故事了。