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“每个Die都想活着”:Fab 28内部,英特尔的精英芯片制造网站

我们去了以色列,难得地看了一眼这里的设施和干净的房间!这家工厂生产英特尔最先进的10纳米处理器。请进。

通过约翰做出许

我的经验

我做了近30年的科技记者,在我作为编辑、作家和建议专栏作家的漫长职业生涯中,我几乎报道过每一种计算机设备——从386SX到64核处理器。近四分之一个世纪以来,我一直在研究这个开创性的,巨大的电脑购物杂志(以及后来的数字版),又名PC买家的电话簿,也是每个邮递员的宿敌。我是电脑购物的在这之后,它的大部分数字内容都被并入了PCMag.com。我还短暂地担任过著名硬核科技网站Tom’s Hardware的主编。

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走遍Fab 28无尘室(资料来源:英特尔)

我参观了在中国大陆和台湾组装主板和显卡的高科技工厂。它们是身体的,内脏的操作。电路板通过熔锡的热浴;芯片通过震动的表面贴装机器放置到位。对组装和触感的强调给人留下了生动的印象:一排排工人专注地用手安装端口和散热器,测试人员将诊断设备插入生产线上的电路板上。输送机哗啦声。工人twitter。折叠盒子的机器发出嘈杂声。

但芯片制造工厂,通常被称为晶圆厂,完全不是这样的。这是一种更低调和不同的动态。大部分的活动都发生在看不到的地方,在令人生畏的巨大体积和昂贵的机器里。但给你留下的印象也同样强烈:琥珀黄色的灯光弥漫在洁净室的各个部分。尽管有空调,一套干净的衣服还是会让你出汗。(全身合成人不怎么呼吸。)还有一种持续的、普遍的电子呼呼声,伴随着加压空气的嘶嘶声。这些东西会一直留在你的脑海里。

我们是如何来到以色列的一家晶圆厂,穿着兔子服,观看英特尔如何为其最新的10纳米处理器“阿尔德湖”和“猛禽湖”制造模具的?让我们回溯。


在去Kiryat Gat的路上

基里亚特加特是以色列南部上半部分的一个小城市,坐落在低矮、起伏、大部分是空山的中间。在距离特拉维夫几英里远的地方,偶尔可以看到成群的白色建筑。通往Kiryat Gat的道路感觉有点像到达了一个较慢的小城镇的郊区,远离美国中心地带的任何大城市,除了蓝色的地中海和加沙地带在西边约20英里处,西岸在东边不远,广阔的沙漠位于南边不远。它的处境比皮奥里亚还要棘手。

高速公路40
通往Kiryat Gat路上的一段空白路段(来源:John Burek)

9月的一天,当我们驶上以色列的40号高速公路时,山上交替着不起眼的棕色耕地和一片片的沙漠。到处都是开着白色花朵的灌木和小橘子树,有些被大帆布帐篷遮挡着,打破了单调的风景。

从特拉维夫到Kiryat Gat的路
到处都是橘子园(资料来源:约翰·布拉克)

这座城市位于特拉维夫以南约40英里处,有6万多人口。我们的旅行没有看到Kiryat Gat真正的中心;我们从高速公路进入一个轻工业地区。我们的巴士开往Fab 28,一个只有半导体专家才熟悉的地方。不管怎么说,这不是那种会邀请普通游客的地方。没有fab是。

我们被英特尔邀请参加芯片制造商的2022科技之旅;我是参加为期三天的英特尔芯片和技术发布会的数十名记者和分析师之一。在来到Kiryat Gat工厂之前,我们已经在特拉维夫和海法听取了简要介绍。该地点是即将到来的第13代核心(“猛禽湖”)处理器的成品晶圆的制造地点;自从英特尔在第六代“天湖”芯片上使用65纳米工艺技术以来,它就一直在生产硅晶圆。该网站多年来不断增长,现在正在经历其历史上最大的扩张,同时也是英特尔最先进的制造节点的所在地。


下一站,Fab 28

离开高速公路后,巴士穿过一些不起眼的工业区,经过惠普靛蓝工厂,我们后来才知道这是一个打印机墨水研发和生产基地。过了一个小环岛,一个巨大的建筑工地映入眼帘。

Fab 38网站
进入Kiryat Gat的场地:起重机,起重机,还有更多的起重机(来源:John Burek)

现在,它是一个直立的混凝土柱子的森林,几架巨型起重机俯瞰着所有的一切。这些柱子将成为Fab 38的垂直基础,Fab 38是一座巨大的未来建筑,将在2020年代中期为英特尔的4纳米和3纳米工艺提供生产设施。(目前的10nm工艺被称为“英特尔7”;公司观察人士知道,该公司工艺名称中的数字不再对应纳米尺度。)

Fab 38网站
从路上看,未来的Fab 38(图片来源:John Burek)

之后,我们有机会参观整个遗址,这是一个庞然大物。但我们有点超前了。我们的导游说,很快,Fab 38工厂就会与地面视野隔离开来- - - - - -与其说是为了阻挡窥探的眼睛或企业间谍(尽管这可能是一个考虑因素),不如说是为了尽量减少从周围地区吹进来的建筑灰尘和碎片。

Fab 38网站
Fab 38厂址上的柱子接柱子(资料来源:John Burek)

保持清洁。毕竟,英特尔在这里建造的新晶圆厂的核心将是世界上最先进的无尘室之一,在这个高度控制的环境中,拥有数十亿个晶体管的硅晶圆可以在没有一粒灰尘或一根头发污染数百万美元的机器的情况下写入。像这样的工厂拥有令人难以置信的资本密集型制造过程,必须以难以置信的精度执行,24/7运行,从难以置信的昂贵机器中获得最大效益。

fab28写字楼
fab28:主入口(资料来源:John Burek)

在Fab 28的主入口,我们从巴士上下来,一个巨大的刻有轮子的英特尔标志正等着成为必不可少的合影的中心:

fab28入口
一,二,三,所有人都说“棒极了!”(来源:英特尔)

很快我们就被领进了安全门和一个密集的大厅,来到了会议区,这将是我们今天的基地。我注意到颇具吸引力的会议和自助餐厅区,以及靠近入口处的一组面向窗户的储物柜,都是标志性的英特尔蓝色,方便员工“随手取走”,无需进入偌大的大楼就可以取走设备。也许它们是大流行的遗迹。(在新冠疫情期间,这里的运营从未放缓。)

欢迎来到Fab 28
在Fab 28办公楼的入口通道上(资料来源:John Burek)

在集会区,我们坐下来观看一系列的演讲。然后我们会了解到Fab 28之旅的一些基本规则,其中包括进入无尘室的时间——这是一个难得的机会,后勤方面也很棘手,原因很快就会清楚。最重要的一条:没有手机,没有相机,没有笔记本电脑。周围有大量敏感的知识产权和大量的设施设置、布局、设备标识符和其他数据,这些都可能对竞争对手有用。几十个拿着相机呆呆地看着的记者为了拍到最好的照片会做出鲁莽的事情;我参加过很多贸易展会的新闻发布会,应该知道。

我们的智能手机被装在信封里,贴上标签,装在篮子里。其他所有电子产品都留在后面;从现在起我们100%模拟。因此,接下来的大部分图片将来自英特尔自己的摄影师或摄像师,他们跟随旅行团参观了工厂;敏感的东西被模糊化、裁剪掉,或者更有可能根本就没拍出来。

由于没有手机,我们感觉赤身裸体,我们被分成了十几个小组,每个小组由一名领队和两名辅助人员负责。我此行的负责人是Kiryat Gat工厂的区域经理Keren Erlich-Mor,他是英特尔的内部人士。她和两位同事一起和我们的团队出发了,我们的团队包括来自智利、巴西、西班牙以及美国和加拿大的记者。在看到Fab 28的内部结构之前,我们将看看未来的Fab 38的地点。


观察“麻雀”

从主入口往回走,我们慢慢穿过马路来到Fab 28的主停车场。我们上了屋顶,面朝天空,与一名驻扎在遮阳篷下的英特尔代表会面,他们将对“麻雀”(Sparrow)发表一番高谈阔谈,“麻雀”是Fab 38的代号。新场地目前是一系列巨大的泥土空地,上面点缀着我们在进来的路上看到的巨大混凝土柱。但从这里看,视野更广阔麻雀的规模也更清晰。这个尺度是

fab38鸟瞰图
Fab 38工厂“麻雀”的俯视图(资料来源:英特尔)

混凝土柱的海洋点缀着铁环和安装的硬件延伸到两个地块,大梁还没有被放置在旁边的巨大堆栈中。这些大梁将最终组成晶圆厂的屋顶,建造得很高,以容纳EUV机器(即“极端紫外线”,下一代芯片制造的关键),这将是英特尔未来技术的核心。这些巨大的机器将能够定义比以往任何时候都小的晶体管,其尺寸是目前技术无法达到的。与这些纳米尺寸的考虑形成鲜明对比的是,我们的导游指出了世界上最大的起重机之一。这里都是关于最大的和最小的。

Fab 38全景
麻雀基地上空的鹤林(资料来源:Intel)

还有一群高大的白色发射井,就在下面的镜头中可见。在我们试着猜不出它们的用途后,导游告诉我们,它们会产生混凝土。这些筒仓是在现场建造的,这样新的混凝土就不必在白天在拥挤的城市道路上用卡车运来。柱子和地基消耗了大量的材料,所以只有原材料需要被带进来(在非工作时间)来保持工地的运转。

Fab 38混凝土
完整的麻雀基地,以及远处的混凝土工厂(资料来源:英特尔)

稍后,英特尔将为我们提供该网站的一个罐头立交桥,它并不比我们在车库看到的更令人印象深刻:

下了停车电梯,走了一小段路,经过了Fab 38工厂的一些入口,那里的旋转门上挂着塑料碎片帘子,我们来到了一座令人生畏的大厦,上面挂着管道和工业服装:Fab 28。

我们穿过安检,进了电梯。我记得三楼是洁净室;上面一层,在我们的参观过程中被几名工作人员称为“阁楼”,里面存放着对洁净室操作至关重要的空气过滤和循环系统的一些配套设备。

工厂28
Fab 28,前景是Fab 38(资料来源:Intel/Yani Keren Photography)

当我们接近进入洁净室的第一阶段时,我们在走廊里停了一会儿。墙上挂着最近的月度最佳员工肖像;安全性的提高、质量和速度的提高似乎是你获奖的最佳门票。我们试着阅读一些推荐,但他们指的是维护或其他日常生产过程方面的深奥调整。一名员工在完善某些流程时的勤奋使某些东西被修改了!——他的成就被一层白胶带盖住了。保安从不在这里过夜。


我们去穿衣服吧:礼服室

是时候穿好衣服去参观清洁室了。我们进入一个一端有旋转门的前厅,经过这里,我们不能从外面的世界拿走任何东西——我们的手机和相机早就不见了,但现在即使是我们的纸质笔记本也被禁止了。我们把它们堆成一堆。然后,出示我们的通行证,我们被允许通过另一个旋转门进入第二个集合室。

穿衣的第一阶段包括脚、手和头。我们熟悉的洁净室套装,俗称兔子套装,不只是一件衣服,而是一套连身衣加上一大堆配件。每件衣服都必须按照特定的顺序穿上,以确保衣服里没有令人讨厌的人微粒落在它们可以逃脱的地方。

我们先穿上一套蓝色的靴子;脚踝处有弹性,可以拉住我们的鞋子。(很明显,记者们被要求不要穿露趾鞋、高跟鞋、化妆或短裤。)只有穿上这些,你才能穿过黄线到达房间的另一边。

fab28:清洁房间的靴子
洁净室第一步:穿上蓝色的靴子!(来源:英特尔)

接下来是一套织物手套衬垫,是从沿墙的箱子里拿出来的;我在M码和L码之间摇摆不定,但M码很合适。一种浴帽或发网必须垂下来盖住你的耳朵,盖住你的整个拖把。

清洁房间浴帽
相机浴帽造型(图片来源:英特尔)

下一步是一个惊喜:我们需要取下塑料通行证,用酒精湿巾擦拭。提纯后,它们会被夹在兔子服的外面。(这让我们想起了吉恩·怀尔德(Gene Wilder)饰演的威利·旺卡(Willy Wonka),咆哮着说他的巧克力工厂的一间房间在臭名昭著的巧克力工厂之后必须清洗和消毒盗窃碳酸饮料事件(在一个新窗口中打开).英特尔不具备这些条件。)

之后,我们就可以进入长袍室了。正如它的名字,它包含很多我想起了一条龙,有点像飞马,还有一些更普通的野兽。这一点现在没有解释,以后就会清楚了。面对这群记者乌合之众的入侵,一些助手已经准备好帮助这些外行穿上制服。这是一种可控的混乱。

更衣室助手
长袍室的助手来帮我们。(来源:英特尔)

我们每个人都被要求从墙上标有“保利西装”的储物箱中选择一件紧身衣的尺码。我乐观地点了中杯,但服务员扫了我一眼,准确地建议我点大号。这套西装还附带一个兜帽和一套乳胶手套。

洁净室敷料
连身衣只是你洁净室服装的一小部分。(来源:英特尔)

你先戴上兜帽,盖在浴帽上;它只给你的眼睛和鼻子留下一个开口,背板垂下背部和肩膀。接下来是连体衣本身;你走进去,扭动你的四肢,一名服务员帮助你把引擎盖的延伸物放到位,并把东西塞进去。然后用拉链拉到脖子上,再用几条扣把你锁在里面。已经有点闷了。我的消毒徽章被夹在外面。

洁净室快照
对整体进行最后的润色(来源:英特尔)

接下来,乳胶手套穿过手套衬里,完成上半身套装——除了安全护目镜。我买了超大号的,盖在眼镜上。护目镜是为了我的安全,还是为了工厂的安全,还不清楚。

fab28:穿好衣服
别忘了护目镜!(来源:英特尔)

最后一件高级定制是一双月亮靴。它们实际上只是一双硬硬的鞋底,带着会拉起小腿中部的绑腿,在鞋子和靴子外面穿起来很痛苦。有人帮我系好带子和扣,用松紧带把顶部拉紧,把小腿围起来,我就正式成为洁净室的居民了。我们站在那里,呆呆地看着彼此,试图从看得见的眼睛和鼻子猜出谁是谁。感谢上帝给了我徽章。

fab28:穿上衣服
整个清洁室的装扮(来源:英特尔)

最后,一名服务员拿着一个塑料袋走过来,里面装满了小巧的螺旋形笔记本和钢笔。我们被告知,这些是无尘室安全的,而且我们能够记录我们在无尘室的时间的唯一方法。

TexWrite
不允许使用普通笔记本:只允许使用清洁室安全的笔记本(来源:John Burek)

这些笔都是普通的PaperMates,但我的TX5742笔记本是为洁净室特制的,显然不会掉纸尘。后来我看了看,发现它是由一家叫Texwipe的公司生产的:“这些洁净室笔记本的特点是高密度聚乙烯封面,塑料螺旋,和耐用的TexWrite共聚物洁净室纸。书页用ipa耐低钠墨水印刷,以减少离子污染。”

一切都很好,但“减少离子污染”呢?我还以为英特尔会更关心我探出头来的事呢。话说回来,我不是这里的材料科学家。


走进琥珀光:进入洁净室

经过长袍室,我们被带进了一个类似入口的房间,在那里我们被要求等待,前面的一群人正在前进。稍后我们将在这里集合合影;我在我们组长后面后排右四。

fab28:集体照
就在洁净室外面,全副武装(资料来源:英特尔)

在门厅的墙上,就在洁净室之前,我们看到的是fab28的座右铭:“每个死的人都想活着。”我希望我能拍下这张照片;我潦草地写在我的TX5742上。Erlich-Mor解释了这个座右铭是如何与每天驱动着团队的“质量-速度”精神相呼应的。推动芯片产量最大化和不断改进工艺是Fab 28的工作方式,我们很快就会看到。

就在无尘室之前,我们面对的是Fab 28的座右铭:“每个死亡都想活着。”

但现在,在这个房间里我们显然进入了另一个世界。在入口大厅的尽头,其他地方的荧光灯发出的白光变成了琥珀黄色,就好像洁净室运行的是PC屏幕上的蓝光取消夜间模式。为什么是琥珀色的灯光?我们小组中有人猜对了:在晶圆厂其他部分使用的某些波长的光会干扰这里的光刻过程。你可以看到这张照片的灯光对比:

洁净室照明
在光刻区琥珀色的灯光下,可以看到入口通道灯光的对比。(来源:英特尔)

昏暗的灯光是第一印象。但这很快就被遗忘了,因为——嘿,天花板上有机器人!

光刻机可能是洁净室里真正的摇滚明星,但天花板机器人吸引了所有的注意力。他们轻快的动作似乎为晶圆厂的运作定下了节奏,他们在大厅里进出未知的地方。晶圆片上蚀刻着数十亿个晶体管,机器面无表情,无法证明它们所创造的奇迹,但天花板上的机器人给晶圆厂带来了匆忙、科幻的感觉。

这些机器人是晶圆搬运工,是英特尔洁净室物料搬运系统的一部分。他们把一捆捆的蚀刻晶圆片从不同的机器运到下一个生产阶段。晶圆片可能要经过数百个这样的步骤,而在没有人工操作的情况下,把它们送到那里是这些载体的工作。

我们很快就会看到,晶圆被装入称为前开通用吊舱(FOUPs)的大卡带中,然后吊装到运载机器人中。

晶圆在foup中以25个为一组。当一个运载机器人经过,扔下一个FOUP,捡起另一个时,算法会引导它沿着头顶的轨道,以尽可能高效的路线到达下一个目的地。事实上,在天花板上有一个完整的反向单轨系统,包括开关点、侧边和直道。作为一个铁路模型宅男,我很想躺在他的背上,看他的foup跑过一会儿。

然而,没时间这么做了。当我们进入洁净室时,我们看到机器人的一些路线被悬挂在天花板上的支架挡住了,在头顶形成了一种反向的护栏。你一定想知道它们为什么会在那里——这样梯子上的技术人员就不会被路过的foup机器人撞到?我还注意到有标志说护栏不是为了承重而设计的。这只是出于安全考虑,还是意外导致的那些警告?

洁净室轨道警报
小心飞来的foup !(来源:英特尔)

洁净室给人的第一印象,除了头顶上嗖嗖作响的运载机器人,就是不停的嘶嘶声。地板是由布满小孔的金属板组成的,加压空气通过小孔流动。

洁净室地板
洁净室的地板上有通风孔。(来源:英特尔)

空气循环和过滤是至关重要的。有些机器可以延伸到设施的多个楼层(还记得“阁楼”吗?),气流硬件也是如此。我们的指南说洁净室的空气颗粒物要低得多- - - - - -低数量级- - - - - -比手术室规定的要多。在工厂里得了阑尾炎?在这里切除阑尾可能是最好的情况(尽管那些笨蛋肯定会被吓坏)。

关于这个话题:洁净室动物。不,不,洁净室绝对有“宠物不得入内”的规定。但就像在长袍室一样,某些机器装饰着符号,大多是动物:一只乌龟,一只蝎子,一只企鹅,和一颗与众不同的心。你能认出那只黑猫吗?

黑猫机
黑猫机器上的晶圆加载(资料来源:英特尔)

埃利希-莫尔解释说,这是维护和清洁室人员的一种记忆和协调策略:与一串数字或字母相比,记住下午2点要让机器企鹅离线维修更容易。此外,由于一些机器延伸到fab的多个楼层,上面和下面的部件得到相同的符号。


有什么问题吗?询问梦之队

我们的第一站是讨论缺陷分析的展示区,这是我们在接下来的一天中将经常听到的话题。讲演者介绍了英特尔DREAM团队的工作,缺陷补救工程和计量,一个小组的特点发生在晶圆上的缺陷。该团队的任务是一个季度一个季度地实现分析目标,数据收集和分析全天候地进行。

晶圆缺陷的详细信息可通过两种广泛的方法收集。某些扫描工具有助于确定缺陷的大小和位置,扫描电子显微镜有助于确定缺陷的组成和性质。显微镜是由应用材料公司制造的,是QA链中的一个关键环节。缺陷只是一个小斑点吗?它是在模具的敏感或不敏感的区域?

DREAM的工作是对缺陷进行分类,并确定它们的原因,看看哪些是破坏交易的因素。一个巨大的数据库根据缺陷的特征进行分类,如大小、性质、位置、可能产生缺陷的工具等等。

缺陷只是一个小斑点吗?它是在模具的敏感或不敏感的区域?

最终,该团队将建立模式并提出补救策略。例如,如果分析确定某一工具或机器的制造商是反复出现的罪魁祸首,他们可能会与该制造商合作。总的来说,这是制造过程中积极主动的一步,目的是在重复出现的问题传播太远并对硅产量产生负面影响之前解决它们。关于追梦者的讨论到此为止吧;我们稍后会见到他们。


光刻课

我们的下一位主持人,是一位叫巴茨的女士,她将主持工厂里最昂贵的东西,光刻机。(当被问及“昂贵”是什么意思时,她闪烁其词地回答是“数百万美元”。这是每个)。我甚至不打算精确描述晶圆的变化;虽然我为消费者写了几十年芯片方面的文章,但我没有电子或计算机工程学位,而且工厂机器的内部工作也超出了我的理解范围。它们也是英特尔不愿分享的商业机密。我们小组就产量的具体情况和实际数字提出了各种各样的问题,巴茨巧妙地避开了这些问题。

尽管如此,我还是能把我们看到的亮点联系起来。晶圆片不是在现场制作的;英特尔从其他方那里获取圆形、披萨大小的“空包弹”。这些300毫米的圆盘是从纯硅锭或圆柱体上切成1毫米厚的薄片,这些纯硅锭或圆柱体是在高温下加工到极高纯度的。

Fab 28:清洁房间人群
了解光刻技术的内幕(来源:英特尔)

你所知道的构成酷睿i7成品的小方形处理器也不是在这里组装的。晶圆一旦经过抛光、配上晶体管和互连层,最终将被切割成单独的模具,并在另一家工厂进行包装,在那里,模具被放在基板上,放入组成CPU的热接口和中间夹层中。Fab 28的神奇之处在于,将数十亿个晶体管以重复的模式放入每个晶圆上不可思议的小补丁中。一个晶圆,如果制作正确,将产生许多成品处理器。

在光刻演示站,巴茨运行的主要设备在玩:旋转/显影单元,曝光单元,和一个193纳米激光单元。简单地说,光刻就是将电路设计转移到晶圆上的过程,晶圆厂中机器的能力决定了晶体管的可能尺寸和密度。

为了简化这一过程,在某种程度上,这确实是对尖端科学的侮辱,光源通过聚光透镜,然后是掩模,然后是投影透镜到晶圆上。晶圆上的光阻表面在被遮蔽的光照射时产生反应,形成纳米尺寸的电路图案。接下来的步骤包括填补光刻胶过程造成的缺口,用超薄的材料层建立互连(有时在接近原子的水平上削薄它们),并通过“干”和“湿”蚀刻和其他化学和物理过程处理晶圆表面。这项工作包括几十个步骤,有时来回跑很多次,根据需要,晶圆从一个工作站飞到另一个工作站。

当我们听的时候,我们被工厂的轻柔节奏所催眠:空气的嘶嘶声,FOUP载体的嗖嗖声,听起来就像一个巨大的硬盘从光驱中发出。我被机器顶部的一排模拟读数迷住了,显然是在监控各个房间的排气温度。一名技术人员推着一辆标有“十字线车”(RETICLE CART)的轮式橱柜驶过。我们从一只脚换到另一只脚,因为这个过程的细微差别被用极其宽泛的术语解释。我的衣服穿了半小时就粘了;一个8或12小时的轮班是什么感觉?

从光秃秃的晶圆到成品晶圆的整个过程是不可能的,或者至少需要以FOUP载体的速度四处裸跑。它也不直接;序列的不同取决于制作的是什么。


增强现实应用

下面这句话让我有点吃惊,好像携带晶圆的机器人和数十亿个晶体管还不够似的。作为一名科技记者,我参加过很多关于增强现实(AR)以及它将如何改变学习、教学和工业过程的炒作会议。但在这里,它是以一种切实可行的方式部署的。不幸的是,英特尔并没有提供AR演示的图片,不过你可以在下图的背景中看到一个AR头盔的佩戴者。

基于“增大化现实”技术的演示
在无尘室里获得增强现实的独家新闻(来源:英特尔)

无尘室增强现实技术背后的想法是什么?当你与无尘室以外的人通信时——在工厂的其他地方的控制室,或在地球的另一端的某个地方——面对面或越过肩膀的互动显然是不切实际的。有了像微软HoloLens这样的头戴式头戴设备,增强现实在这里发挥了自己的作用。

一名技术人员演示了他如何通过连接笔记本电脑的HoloLens向远程技术人员展示他所看到的东西,他使用安装在耳机上的摄像头在制造机器上工作。通过这种方式,他的远程伙伴可以指导他下一步该做什么,或者他们可以在共享相同观点的同时共同研究解决方案。

下一点更有启发性。我们了解到,员工接受了记录基本AR指导指南的培训,因此他们可以记录一个过程——用标题或箭头等视觉符号进行注释——并向未来的同事展示如何利用视觉提示来做一些事情。所示的基本示例是拧紧旋转盘上的螺栓。率先进行修复的技术人员记录了拧紧螺丝的顺序和方向,解释了要使用多大的扭矩,甚至在工作台下方的工具抽屉中哪里可以找到合适的扳手。

Fab 28:洁净室
演示正在进行中。注意,这里的光不是琥珀色的;洁净室的某些部分采用普通照明。(来源:英特尔)

授权员工通过增强现实进行记录和培训的想法是一种建立制度知识的方式,这种知识比任何一个员工的寿命都长。它还可以方便地培训新员工、其他站点的人员或其他班次的人员。它还可以更快地发布新的、即时生产流程的指导方针。

洁净室
分享洁净室的秘密(来源:英特尔)

Fab 28是我所见过的最引人注目的AR现实应用。它的工作原理与汽车装配线或飞机发动机维修设施的工人可以得到逐步执行复杂序列的培训,还有一个额外的好处,那就是使所有工程的麻烦——文档的创建民主化。创建指南可能需要几个小时到几周的时间,但无需等待教练来管理课程;教员可以忙着制定新的指南。

授权员工通过增强现实进行记录和培训是一种建立制度知识的方式,这种知识比任何一个员工的寿命都长。

当我们看到一名戴着AR眼镜的技术人员在他的安全眼镜上比较他在屏幕上制作的正确的螺丝刀和他手里的螺丝刀时(这是错误的,回到抽屉里去),我们的脑海中萦绕着这种含义。这一切都是在他的工具车上一台普通的ThinkPad上完成的,他通过某个遥远的或时间偏移的同事创建的临时窗口进行点击。


遇到缺陷检测器

这是我们在旺卡硅谷的最后一站。回到长袍室,我们坐在长凳上,脱下外衣,然后放进标记好的洗衣箱里,里面放着不同类型的衣服。首先是靴子(当你穿上衣服的时候,要把带子和扣子取下来是很棘手的),然后是护目镜、兜帽和乳胶手套,最后是紧身衣。

穿上便服,我们回到集合区,在那里手套内圈、靴子和浴帽被脱下,放进类似的箱子里洗或回收。我们穿过黄线回到肮脏的正常世界。心不在焉地,我穿着蓝色的靴子开始走开;这让大家都笑了。

回到白色的灯光下有点眼花缭乱,我们参观了一个小得令人惊讶的房间,里面住着前面提到的特殊团队:梦之队。他们紧凑的总部被称为缺陷操作评审DOR。

医生讲
Shmulik Nakav向大家介绍。(来源:英特尔)

我们从Yield部门的组长Shmulik Nakav和Defect Metro部门经理Lior Sirkis那里得到了简短的讲解,而他们的小队则专注于房间里上下两排的一排排显示器。正如我所说,DREAM团队有一个关键的功能:当晶圆从生产车间出来时,对缺陷进行统计分析和“归类”。对晶圆进行统计上有效的采样以检查缺陷,团队的工作是描述所检测到的所有缺陷,隔离其性质和原因,并编写报告,希望能够解决重复出现的问题。

医生讲
Lior Sirkis(资料来源:Intel)

晶圆缺陷可能是一次性的;这可能会归结为一个绝妙的问题;这可能是一个需要与工具供应商解决的工具问题。所涉及的技能集是非常专业的,但对于帮助晶圆厂通过最关键的精英、实时QA提高产量至关重要。正如head所说,缺陷密度与成品率相关。

有了来自sem和其他分析工具的数据,团队就像侦探一样,寻找典型的缺陷剖面(并越来越多地得到机器学习和AI算法的帮助)。短期目标是找到可以防患于未然、就地修复的错误;从长期来看,他们使用统计模型来建议可以提高产量的修复措施和做法。当然,所有这些都是在令人费解的小范围内完成的;一根头发的直径大约是5万到8万纳米,但DREAM团队可以处理小到2纳米的晶圆缺陷。

梦之队
DOC全体人员集合。(来源:英特尔)

Nakav分享了一个有趣的附加说明:实验室有一个项目(我们后来知道这是由员工发起的)来培训和录用自闭症谱系的员工。DOR中所要求的专注和专注的水平可以很好地匹配某些频谱中的人所展示的精确技能。


《Fab 28的控制室:中华民国之旅》

我们28强之旅的最终目的地是我们的导游所说的运营的“眼睛和心脏”。我对洁净室里(记者除外)相对较少的兔子装感到好奇。事实证明,真正的控制器位于远程操作中心(ROC),神经中心位于洁净室的地板上。

然而,当我们走进来的时候,你不会这么想:扩音系统里播放着刺耳的摇滚音乐,工作人员站了起来,同步地伸展和弯曲身体,就像球类比赛的场地工作人员在向“Y.M.C.A.”(ymca)表演一样。这不是我们这些闯入者的表演,不过,我们只是偶然遇到了中华民国协调的两个小时的休息时间。当你连续几个小时坐在四块显示器前,努力集中注意力时,人体工程学很重要,所以工作人员会一起做一些高强度伸展休息,以保持身体活动。

也就是说,在过去的两年里,这支球队的大部分成员都没有在这里做任何的变动;Covid-19大流行迫使许多员工回家,让更轻的支持员工回到了工厂。就连无尘室也一度加入了在家工作的革命。

中华民国
远程操作中心内部(资料来源:英特尔)

任何晶圆厂的建造和运行都要花费一大笔钱,所以保持它尽可能接近100%的利用率一直是我们的目标。停机意味着美元(或谢克尔)的损失,因此ROC的任务是协调停机以维护和缺陷补救。当一个重要的设备坏了,这不是一件轻松的事情——如果机器企鹅需要离线,有一个技术维修队准备好了一个游戏计划,尽快恢复它。事实上,在我们的旅行中,与纳斯卡(NASCAR)进站的类比反复出现了好几次。“每一秒钟都非常重要,”ROC经理莫兰·什米洛维奇强调说。

中华民国
Moran Shmilovich:“每一秒都非常重要。”(来源:英特尔)

ROC中的每个技术人员操作洁净室中的多台机器。人工智能在很大程度上有助于过程控制,但技术人员在这里是为了立即注意紧急情况;除了赎罪日,这个房间每天24小时都有工作人员。工作人员分四组轮流工作12小时。那些强制性的伸展性休息现在更有意义了——当你长时间工作时,需要重置的不只是身体。

事实上,我们了解到,在实际的洁净室地板上的大多数人是工具和预防性维护人员,而在ROC中的大多数人是受过工业工程师培训的,能够理解过程和机械,并在运行中诊断问题。这里汇集了大量的技术教育和专业知识,让人难以理解。

如果机器企鹅需要下线,有技术人员准备好了对策。

我们是时候离开团队了。今天将有六组人经过这里;我们相信,当中华民国代表队可以再次舒展身体而不被好奇的观众发现时,他们会集体松一口气。从这里开始,我们要回到集结区和我们错过已久的笔记本电脑和智能手机。我一直在我的TX5742笔记本上潦草地写着这些,我的手腕很疼。


关于《幕后一瞥》的思考

与我共进午餐的是一位热情而谦逊的高管,来自英特尔(Intel)海法工厂(Haifa)(我忘了他的名字,手里拿的不是笔而是叉子)。我花了一些时间才弄清楚,他是该公司海法设计中心(Haifa Design Center)实验室的负责人,我们昨天看到了。我们讨论了以色列大学对现实工程和纯学术研究态度的变化;以色列铁路基础设施的状况;特拉维夫的生活成本。(房价一路飙升,豪华的高楼大厦遍地开花;Fab 38并不是唯一一个被起重机覆盖的地方。)Kiryat Gat是一个生活成本低得多的地方;他的一位同事插话说,员工搬到离城市15或30公里的范围内可以获得奖金。他们还谈到了英特尔在社区方面的一些努力。

随后,英特尔全球半导体制造联席总经理兼负责国内外晶圆厂运营的公司副总裁丹尼尔•贝纳塔尔也加入了该公司。他是这个世界的大人物。在他的问答环节中,他谈到了从Kiryat Gat地区引进危险青年作为英特尔培训生的项目。

丹尼尔·贝纳塔尔
Daniel Benatar(资料来源:Intel)

这样规模的工厂可以雇佣很多人,而Fab 38将会增加更多的员工。对于辅助人员和博士来说,有大量的就业机会。贝纳塔还提到了英特尔雇佣员工对当地社区的多米诺骨牌效应:一个人在这里得到一份稳定的高薪工作,就可以支撑一个家庭。他讲述了一件引起他注意的轶事:一名新员工在任何地方都带着他的英特尔徽章,即使是跑去杂货店的时候,这使他在晶片厂的工作成为一种骄傲的标志。

我在回特拉维夫的巴士上开始写这篇文章,然后前往本-古里安机场(Ben-Gurion Airport)飞往纽约市。我的脑子里塞满了早先关于英特尔即将推出的第13代处理器的简报中的细节;今天,我可能亲眼目睹了它们的诞生。(虽然《猛禽湖》(Raptor Lake)是一个很有把握的答案,但我们从来没有确切地知道foup里到底在呼来呼去的是什么。)

约翰·布里克和威化饼
你的记者无法抗拒一张带有(被处理过的)大头照。“猛禽湖”晶片。(来源:英特尔)

当然,对这些设施的参观和“内部参观”充满了复杂性和模糊性。像这样的晶圆厂可以为一个地区带来大量的就业和机会,并在外人前来参观时展现出最好的一面。它还占据了巨大的足迹,消耗了大量的资源。除了供应链和国防方面的问题外,还有政治方面的问题(参见美国政界人士对《芯片法案》的争吵)。当你在橡胶遇到道路或激光遇到硅的地方,当你遇到真正实现这一切的人时,这是一件很难消化的事情。

最终,《Fab 28》的人的元素和所有奇异的机器一样打动了我。在参观世界级设施时被当成贵宾,或者开始引用阿瑟·c·克拉克(Arthur C. Clarke)的陈词滥调“任何足够先进的技术都与魔法无异”,很容易让人眼花缭乱,并把一些超级英雄的地位归功于魔法制造者。

但问题是,现代芯片制造的奇迹是由非常真实的人以令人难以置信的纪律和动力完成的。激情与精准的融合在Fab 28的每一个角落都很明显。请注意,英特尔将需要这笔资金:在经历了近几年相对艰难的时期后,该公司正试图走出困境,并积极投资全球工厂产能(仅在以色列就投资100亿美元;在俄亥俄州和亚利桑那州新建和扩建设施)是该公司最近任命的首席执行官帕特·盖尔辛格提出的三管齐下战略的关键部分IDM 2.0

现代芯片制造魔术是由非常真实的人以难以置信的纪律和动力工作。激情与精准的融合在Fab 28的每一个角落都很明显。

集成设备制造计划包括扩大英特尔的晶圆厂产能;依赖(如果有必要的话)台湾台积电(TSMC)等其他晶圆厂为某些市场生产某些芯片;并提供英特尔晶圆厂作为代工服务,代工生产其他公司的芯片。与此同时,采用瓷砖结构的芯片并使用该公司的fooveros 3D堆叠技术,将意味着在构思和构造处理器方面有更大的灵活性。

如今的Fab 28和未来的Fab 38显然是这些雄心的重要组成部分。可以肯定的是,英特尔不仅仅是一家CPU公司,但它过去一直在该领域占据主导地位,Gelsinger的目标是在本世纪20年代中期重新夺回性能领先地位。我没有接受过培训,也没有视角去比较先进的硅研究,也没有看到EUV机器或蚀刻工艺的优点,而且很容易在一次公关之旅中被惊艳到。但是除去机器、机器人和巨大的土方工程,基于我在9月那天看到的动力、协调和专业精神,与蓝队对赌似乎不是一件明智的事情。


(注:PCMag应邀参加了英特尔的2022科技之旅,但根据我们的道德政策,我们自己支付差旅费和住宿费。)

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关于约翰·布拉克

执行编辑和PC实验室主任

我做了近30年的科技记者,在我作为编辑、作家和建议专栏作家的漫长职业生涯中,我几乎报道过每一种计算机设备——从386SX到64核处理器。近四分之一个世纪以来,我一直在研究这个开创性的,巨大的电脑购物杂志(以及后来的数字版),又名PC买家的电话簿,也是每个邮递员的宿敌。我是电脑购物的在这之后,它的大部分数字内容都被并入了PCMag.com。我还短暂地担任过著名硬核科技网站Tom’s Hardware的主编。

在那段时间里,我建造和拆除的台式电脑足够装备一个街区的网吧。在比赛条件下,我可以在5分钟内将电脑从裸板安装到启动。

在我早期的职业生涯中,我曾担任学术科学书籍的编辑,并为Brady books(现在是BradyGames)担任“Dummies”风格的电脑指南的编辑。我一生都是纽约人,是纽约大学新闻专业的毕业生,也是Phi Beta Kappa的成员。

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