芯片设计完成之后,需要交给代工厂生产,可能有人会觉得依托工厂的全自动流水线,生产一颗芯片估计也就几天时间吧。其实实际时间要将近三个月,共700多到工序,这还不包括后续的封装等需要花费的更多的时间。
接下来我们跟随工厂的高级部门经理克里斯托弗·贝尔菲(Christopher Belfi)走进GF车间,看一下GF是如何生产出芯片的。
GF工厂的高级部门经理 Christopher Belfi
Belfi最初是一名技术员,负责修理在机器之间运送硅芯片的自动化设备。随着时间的推移,他开始监督自动化系统,该系统沿着天花板上的轨道推动数千个吊舱,每个吊舱都携带 25 个闪亮的圆盘,有朝一日将为移动电话、飞机或汽车安全气囊提供动力。
最近,这些轨道上挤满了比以往任何时候都多的吊舱,因为GlobalFoundries 工厂——美国为数不多的类似工厂之一——竞相跟上对计算机芯片飙升的需求。
前开式统一吊舱,也称为 FOUP,在GlobalFoundries 工厂上方运输硅晶片
他管理着 95 个人,并学会了在他们的西装中识别他们。“你可以通过人们走路的步幅来认出他们,”他说。
GlobalFoundries 由阿布扎比政府全资拥有,总部位于奥尔巴尼以北 30 分钟路程的马耳他,是美国生产的主要来源之一。马耳他工厂每天 24 小时运行,每年生产 500,000 个复杂的硅芯片,然后将其切割成单个芯片。
数百名员工在每个班次开始时都会穿上称为兔子服的精心制作的防护装备,以防止散落的棉绒或头发损坏晶圆。即使是一粒灰尘也会破坏生产芯片的艰苦过程。
12 英寸的硅盘在出厂时看起来就像闪亮的光滑镜子。三个月后,它们被复杂的蚀刻覆盖,形成数十亿个晶体管,这些微型开关控制电流并允许芯片执行任务。
整个过程大约有 700 个加工步骤,通过这些步骤,按照每个芯片客户提供的设计,在彼此的顶部印刷和蚀刻数十层图案。
“考虑做一个蛋糕”贝尔菲在机器的噪音中说道。“在这种情况下,它将是一个 60 到75 层的蛋糕,这个蛋糕大约需要两个半月、三个月的时间。”
为了创建每一层,芯片都涂有光敏化学物质。然后被称为光刻机的高科技打印机在晶圆上一遍又一遍地投射相同的微小图案,就好像它在棋盘的每个方块上印上相同的图案,每个方块代表一个未来的芯片。