探访英特尔中外芯片晶圆厂：CPU是怎样炼成的？ - 全文

　　英特尔海外CPU制造厂探秘

　　Intel在以色列这个国家有很多工厂，其中就包括 两个芯片生产工厂，我们将共同前往领略一下Intel Fab18工厂的奇幻旅程。Fab18坐落在以色列的Kiryat Gat，主要负责生产90 nm制造工艺的Pentium 4处理器，当然还包括一些芯片组以及闪存颗粒。

　　首先我们先看一下Intel工厂及研发中心的全球分布情况：

　　

　　Intel工厂及研发中心

　 　如图所示，在这些工厂中，完整的晶圆片将被分割为若干的芯片，然后这些切割出来的芯片被送往其它的工厂进行装配和测试，它们在那里将再接受分割，之后这 些芯片被分为处理器或者是芯片组，然后进行最后的封装工作。而且从图中我们可以了解到，其实全球只有3个国家和地区拥有Intel晶圆工厂（Fab）：美 国、爱尔兰以及以色列。

　　装配和测试的工厂则都被设立在离消费市场很近的地方。其实，细心的人会发现在我们市场上接触到的CPU成品上， 经常会刻有“Costa Rica”、“Malaysia”或者是“Philippines”等的字样，而从来看不到“Israel”，因为以色列的Fab18最终的成品是晶圆 片，后期加工要送到其他的专门负责装配和测试的工厂。此外，在以色列除了我们今天要重点介绍的Fab18外，还有一个重要的工厂是不得不提到的，那就是— Fab8，它坐落在耶路撒冷，始建于1985年，是首个在美国国外建立的Intel晶圆工厂。

　　

　　以色列拥有很多研发中心

　 　Haifa团队主要负责建立Pentium M CPU以及所有的基于相同架构的其他CPU产品，例如Yonah（双核心Pentium M）以及即将推出的Merom、Conroe和Woodcrest。Haifa可谓是历史悠久，始建于1974年，也就是在Intel成立5年之后，由创 立EPROM芯片的Dov Frohman领导的5人工程师小组最新开辟的根据地。Petach Tikva团队主要负责开发所有的Intel cell CPU，还有Wi-Max技术。



 

　　下面我们进入到今天的主角—Fab18工厂一探究竟。

　　

　　Fab18工厂外观

　　Intel Fab18建立于1999年，那个年代主要负责制造Pentium III晶圆片。后来升级到了90 nm制造工艺而且现在也生产重心也转移到了制造Pentium 4 CPU晶圆片、芯片组和闪存颗粒上，员工总数约3，700人。

　 　Fab18占地面积大约两个英式足球场大小，为了保持无尘环境投入了很高成本，不过，并非所有的车间都需要这种无尘的环境。有趣的是，地面并非是我们平 常所了解的硬地板，而是采用的一种类似于网状的设计，但是非常的坚固，目的是保持空气的流通。房间的空气，每4分钟就要完全的更换一次。

　　

　　Fab18生产车间

　 　图片上是其中的一个无尘车间，可以注意一下地板。工作人员必须穿防尘服，免得让晶圆遭受污染。远处技术人员所抱的“黑匣子”名字叫“lot”，里面装的 就是晶圆。他要做的是把这个“lot”安装在一个机器（或者是叫处理工具）当中。基于成本方面的考虑，只有“lot”入口是在无尘房间中，而其他部分是在 低于无尘等级的“chase”当中。

　　

　　晶圆生产设备

　　这就是我们刚才提到的“chase”车间（留意地板）。这就是处理那些晶圆片的机器，也就是处理刚才技术人员抱着的“lot”。



 

　　整个工厂的无尘房间和机器数量是非常的可观的，因为制造一个CPU晶圆片的工艺过程是非常的复杂的。

　　一个Pentium 4 CPU要使用26道光刻掩膜（photolithographic mask）工序。每一个工序又需要很多的处理步骤，再加上搀杂以及金属镀层等，最后一个CPU制造工序就有上百道。

　 　在这里顺便给大家说一下，很多车间中需要使用紫外线照射，这是必不可少的，但是在无尘车间（clean room）中通常要使用白光，而我们刚介绍的无尘车间使用的是橙色光，这又与其他的无尘车间使用的不同，因为这里是晶圆加工的初步工序，而原因是 photoresist层对白光非常敏感。

　　

　　安装“lot”晶圆盒子

　　工作人间不能直接的接触晶圆片，而是要放在一个叫“lot”的黑色方盒子中，每个盒子能放25张晶圆片。在Intel工厂中，lot采用的是铝材料做金属层，并且为黑色，晶圆片采用的铜做材料，为橙色。



 

　　

　　早期的lot模型

　　这是早期的lot模型，现在已经陈列在Fab18的博物馆中了。当工作人员把lot放到处理机器当中的时候，机器将会逐个的提取这25张晶圆片，处理完毕后再放回到lot中。

　 　从一个无尘房间到另一个无尘房间，lot都是按照预定轨迹自动的被传送。在图上，注意大约天花板的高度，那个轨迹就是用来传送lot的。在某些条件 下，lot是被直接的输送到相应的机器当中，不需要人工的干预。在每台机器上都有一个屏幕，方面技术人员观察目前机器工作情况以及晶圆片处理到了哪种程度 上。

　　我们开始已经提到了，Fab18最后的成品并非是我们用户最终使用的CPU，晶圆片当中包含了很多的芯片，这些晶圆要被送到如 Malaysia、Costa Rica以及Philippines这些地区的装配及测试工厂，在那里晶圆片被切割，将个体芯片从上面分离下来，测试、贴标并出货，最后才到了我们用户手 上。



 

　　揭秘大连英特尔亚洲首家晶圆制造工厂

　 　2010年10月26日，大连——英特尔公司在中国的首个晶圆制造设施今天在大连落成。这座晶圆制造厂是英特尔1992年在爱尔兰建立F10晶圆厂后， 新建的第一座晶圆厂，也是英特尔在亚洲的第一个晶圆制造工厂。在投产当天，笔者有幸随行参观了亚洲第一个晶圆制造工厂。

　　

　　2007年9月破土动工的大连芯片厂如今已经投产

　 　大连芯片厂位于大连市金州新区出口加工区内，其投资总额为25亿美元，与2007年9月破土动工。英特尔大连芯片厂是英特尔在全球第八家300毫米晶圆 厂，投产后将首先生产芯片组产品，支持从笔记本电脑，高性能台式机到基于英特尔至强处理器的服务器等各种领先产品。一块使用65nm制程的300毫米晶圆 上有数百个芯片，芯片的晶体管线宽比人的头发丝还要细1400倍。新工厂将首先采用65nm制程技术。

　　

　　英特尔大连芯片厂

　　英特尔大连芯片厂总使用面积达到163，000平方米，大约是23个足球场的面积。新晶圆厂洁净车间的洁净度为“10级”，即每立方英尺的空气中0.5微米或稍大些的微尘数量不超过10个，而人的头发丝直径为80微米。



 

　　

　　英特尔大连芯片厂厂外

　 　大连芯片厂的施工超过了16，441，82个工时，共有24，711名建筑工人参与了工程建设，在建厂高峰期，同时有3215名建筑工人在现场施工。建 设大连芯片厂共使用混凝土152，320立方米，钢材29，275吨，管材426，140米，电缆 667，482米（不包括信号电缆），大约27，229个灯具以及23，801平方米的洁净车间地板砖。同时还加设了4，140米的悬挂式单轨输送道，可 同时在洁净车间内数百个工艺处理设备之间平均运送116个晶圆传送行车。

　　

　　英特尔大连芯片厂前台

　　●　英特尔选派了300多名员工到美国和爱尔兰接受了专业培训，也派了200多名外籍员工来中国工作，以确保大连工厂的顺利开工投产。其它培训投入包括：

　　1. 自2008年1月起，课堂培训超过175，000个课时。

　　2. 向新入职本地员工授予了500多个设备操作资质证书和250多个设备维护资质证书。

　　3. 60多名新入职的管理人员完成了“管理与领导力发展课程。

　　4. 进行了数千小时的在岗培训。

　　5. 除了向大连派驻200多名外籍员工，还从英特尔全球各个工厂选派了50多位专家到大连培训员工。

　　

　　英特尔建厂以来积极参与当地社会活动

　　●　自宣布建设大连芯片厂以来，英特尔一直积极参与当地社会活动：

　　1. 2007年以来，大连市共有超过1700名教师接受了英特尔未来教育项目的培训。

　　2. 2007年以来，大连市共有超过1000名青少年接受了英特尔求知计划培训。、

　　3. 2009年，英特尔大连芯片厂的员工为社区奉献了5000多个小时的志愿服务，员工的参与率达到了60%，包括英语和电脑培训，帮助弱势群体和环境保护等活动。2010年大连芯片厂员工参与社区活动的志愿服务已超过5000小时。

　　

　　英特尔建厂以来积极参与社会活动

　　●　大连芯片厂的设计采用英特尔全球环境绩效的高标准，体现在节水，节能，化学废料管理等各个方面：

　　1. 2009年，大连芯片厂的工程师们在水处理系统中采用了创新设计，回收再利用生产过程的冲洗水，并因此荣获英特尔最高级别的环境卓越金奖。

　　2. 这一全球最先进的水处理系统在工厂满负荷运行时，每年可节约26万吨城市自来水。这些水可以用来生产约1，295，094个普通鸡蛋，或54吨猪肉，17吨牛肉，69吨大米。

　　3. 大连芯片厂的建筑物四周环绕绿地，树木和原生植物，可充分利用自然光，极具能源效率。

　　迄今为止，已有约24家新供应商落户大连，与英特尔开展业务。此外，还有80多家大连企业成为英特尔的供应商。


 

　　英特尔大连芯片厂揭秘

　 　英特尔大连芯片厂是英特尔在全球第八家300毫米晶圆厂，投产后将首先生产芯片组产品，支持从笔记本电脑，高性能台式机到基于英特尔至强处理器的服务器 等各种领先产品。一块使用65nm制程的300毫米晶圆上有数百个芯片，芯片的晶体管线宽比人的头发丝还要细1400倍。新工厂将首先采用65nm制程技 术。

　　

　　英特尔大连芯片厂综合办公楼

　　随后，我们有幸来到了英特尔大连芯片厂综合办公楼进行了参观。作为英特尔在全球第八家300毫米晶圆厂以及亚洲的第一个晶圆制造工厂，大连芯片厂有着严格的安保措施。

　　

　　大连芯片厂沙盘图

　　目前英特尔大连芯片厂已经建成投产，从沙盘中我们还可以看出未来大连芯片厂还将会有二期建设，扩建后的工厂无疑将会拥有更高产能。




 

　　

　　身着防尘服的模特

　　英特尔选派了300多名员工到美国和爱尔兰接受了专业培训，也派了200多名外籍员工来中国工作，以确保大连工厂的顺利开工投产。除了向大连派驻200多名外籍员工，还从英特尔全球各个工厂选派了50多位专家到大连培训员工。

　　

　　综合办公楼内展示的英特尔处理器产品

　　在英特尔大连芯片厂的综合办公楼内，还展示了英特尔历代的处理器产品以及各代晶圆。图中所示的为目前最为主流的Atom和酷睿i7处理器产品。



 

　　

　　英特尔工程师为大家讲解处理器诞生过程

　 　在现场，英特尔的技术专家还专门为现场人员讲解了处理器是如何从一粒沙子变为拥有高性能的芯片的全过程。随后我们了解到，大连芯片厂的生产主要是从国外 进口切割好的硅片，然后在硅片上进行电路设计。在晶圆生产出来后，大连芯片厂的工作就基本完成，随后完整的晶圆将会送去成都芯片封装厂进行切割，并完成最 后添加散热顶盖等等最后的封装。

　　

　　大厅内的实时监控能够让参观的人实时看到芯片厂内的一举一动

　　英特尔晶圆赏析：