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都说做芯片是一场豪赌 英特尔处理器制造流程解密

2016-06-16

  微处理器的开发是商业世界中最具风险、代价最为高昂、也是技术上最为复杂的壮举。

  英特尔位于俄勒冈州希尔斯伯勒市的微处理器工厂代号D1D,在进入这个1700万平方英尺工厂的净室前,你需要仔细地洗手洗脸,最好再排空膀胱,因为净室里没有卫生间,而且禁止使用化妆品、香水以及各种脂粉。书写工具是允许使用的,但前提是无菌。普通纸张因为存在微小颗粒被绝对禁止使用,如果你要写东西,需要使用一种叫“高性能文档材料”的类纸产品。

  这大概是世界上最干净的地方

  戴上发套后,下一站是更衣室,它位于外界和净室之间的一个加压房间内。当你走进去的时候,占用了四个半足球场面积的大型吹风机会把你身上的杂物吹走——灰尘、棉尘、狗毛、细菌等。戴上内层手套,然后穿上白色紧身衣和一个外科手术式的口罩,紧接着是第二层手套以及一双鞋套和安全眼镜。这些严密的措施没有一个是为了保护你的安全的,它们都是为了保护芯片,防止你伤害到它们。

  净室里的空气应该是你呼吸过最干净的空气。它能达到10级纯度,意味着每立方英尺内超过0.5微米的颗粒不会超过10个,0.5微米大概是一个小的细菌的大小。在非常干净的医院里,或者在大约每立方英尺10000个细菌颗粒的环境中,都不用担心被感染的风险。在外面的世界里,这一数字大约为300万。

  净室几乎是寂静无声的,除了“工具”(英特尔这样称呼它们)发出非常小的嗡嗡声。这些工具看起来像是巨型复印机,每一台的成本高达5000万美元。它们固定在建筑框架上的钢支架上,所以没有震动(无论是其他的工具还是你的脚步)能够影响到芯片的制造。当然即便如此,进去之后你也会放轻脚步。工具中有一些非常精准,它们能够实现半纳米距离的控制,这是两个硅原子的宽度。

  净室的亮度也令人吃惊。几十年来,英特尔净室内的照明被弄得像暗房一样,沐浴在昏暗的深黄色灯光中。现在担任英特尔首席制造科学家的Mark Bohr将自己整个38年的职业生涯都用在芯片制造上,这个小个子的男人表情严肃,“这种做法已经过时了,” 他表示,“可没有人有勇气改变它。”

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  晶片是通过在抛光的12英寸晶元上蚀刻、切割而来的。这些晶片被密封保存在微波炉大小的密封罐中,这些密封罐被称为“foups”,由机器人负责搬运。事实上有数百个机器人,这些机器人运行在各自的轨道上,将晶片送往不同的工具处。密封罐内的空气达到一级,这意味着空气中可能完全不含颗粒物。这些晶片会定期地用纯净水进行清洗,清洗使用的水非常纯净,这在自然界中是不存在的。不过如此纯净的水对人来说是致命的。如果你喝了很多这种纯净水,它将会把重要的矿物质从你的细胞中带走,并用这种方式杀死你。

  在未来三个月里(三倍于波音公司制造一台梦幻客机(Dreamliner)的时间),这些晶片将会变成微处理器。它们将通过超过2000个步骤的光刻、刻蚀、材料应用以及更多的蚀刻方式的加工。然后每一片晶片将被切入上百个左右的拇指大小的凹模之中,每一个都将被陶瓷封装。如果一切顺利,在英特尔工作的10万名员工(或者差不多这么多的员工)将没有一个人会触摸过它们。这个奇迹般的机械化流程的终点:英特尔至强E5 v4,该公司最新的服务器芯片以及互联网引擎。


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