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都說做芯片是一場豪賭 英特爾處理器制造流程解密

2016-06-16

  微處理器的開發是商業世界中最具風險、代價最為高昂、也是技術上最為復雜的壯舉。

  英特爾位于俄勒岡州希爾斯伯勒市的微處理器工廠代號D1D,在進入這個1700萬平方英尺工廠的凈室前,你需要仔細地洗手洗臉,最好再排空膀胱,因為凈室里沒有衛生間,而且禁止使用化妝品、香水以及各種脂粉。書寫工具是允許使用的,但前提是無菌。普通紙張因為存在微小顆粒被絕對禁止使用,如果你要寫東西,需要使用一種叫“高性能文檔材料”的類紙產品。

  這大概是世界上最干凈的地方

  戴上發套后,下一站是更衣室,它位于外界和凈室之間的一個加壓房間內。當你走進去的時候,占用了四個半足球場面積的大型吹風機會把你身上的雜物吹走——灰塵、棉塵、狗毛、細菌等。戴上內層手套,然后穿上白色緊身衣和一個外科手術式的口罩,緊接著是第二層手套以及一雙鞋套和安全眼鏡。這些嚴密的措施沒有一個是為了保護你的安全的,它們都是為了保護芯片,防止你傷害到它們。

  凈室里的空氣應該是你呼吸過最干凈的空氣。它能達到10級純度,意味著每立方英尺內超過0.5微米的顆粒不會超過10個,0.5微米大概是一個小的細菌的大小。在非常干凈的醫院里,或者在大約每立方英尺10000個細菌顆粒的環境中,都不用擔心被感染的風險。在外面的世界里,這一數字大約為300萬。

  凈室幾乎是寂靜無聲的,除了“工具”(英特爾這樣稱呼它們)發出非常小的嗡嗡聲。這些工具看起來像是巨型復印機,每一臺的成本高達5000萬美元。它們固定在建筑框架上的鋼支架上,所以沒有震動(無論是其他的工具還是你的腳步)能夠影響到芯片的制造。當然即便如此,進去之后你也會放輕腳步。工具中有一些非常精準,它們能夠實現半納米距離的控制,這是兩個硅原子的寬度。

  凈室的亮度也令人吃驚。幾十年來,英特爾凈室內的照明被弄得像暗房一樣,沐浴在昏暗的深黃色燈光中。現在擔任英特爾首席制造科學家的Mark Bohr將自己整個38年的職業生涯都用在芯片制造上,這個小個子的男人表情嚴肅,“這種做法已經過時了,” 他表示,“可沒有人有勇氣改變它?!?/p>

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  晶片是通過在拋光的12英寸晶元上蝕刻、切割而來的。這些晶片被密封保存在微波爐大小的密封罐中,這些密封罐被稱為“foups”,由機器人負責搬運。事實上有數百個機器人,這些機器人運行在各自的軌道上,將晶片送往不同的工具處。密封罐內的空氣達到一級,這意味著空氣中可能完全不含顆粒物。這些晶片會定期地用純凈水進行清洗,清洗使用的水非常純凈,這在自然界中是不存在的。不過如此純凈的水對人來說是致命的。如果你喝了很多這種純凈水,它將會把重要的礦物質從你的細胞中帶走,并用這種方式殺死你。

  在未來三個月里(三倍于波音公司制造一臺夢幻客機(Dreamliner)的時間),這些晶片將會變成微處理器。它們將通過超過2000個步驟的光刻、刻蝕、材料應用以及更多的蝕刻方式的加工。然后每一片晶片將被切入上百個左右的拇指大小的凹模之中,每一個都將被陶瓷封裝。如果一切順利,在英特爾工作的10萬名員工(或者差不多這么多的員工)將沒有一個人會觸摸過它們。這個奇跡般的機械化流程的終點:英特爾至強E5 v4,該公司最新的服務器芯片以及互聯網引擎。


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