探秘英特尔先进晶圆厂

我知道参观英特尔芯片工厂会与以往不同，因为他们告诉我不能使用我常用的除臭剂。

或者润肤露。或者发胶。或者化妆品。

在我登上飞往俄勒冈州的飞机之前，英特尔就给我和我的摄像师发了一长串清单，上面列着我们不能穿戴或携带进入位于希尔斯伯勒工厂的物品。不能使用魔术贴。不能使用蓝牙设备。手机必须开启飞行模式才能使用。清单上的内容还有很多。

那是我即将踏入一个规则截然不同的地方的第一个迹象。

今年三月，经过与英特尔数月的筹划，我获得了难得的机会，参观了他们的一家芯片工厂——科技行业称之为制造厂或晶圆厂。在这家工厂里，英特尔生产着世界上一些最先进的半导体产品。

现代生活的几乎方方面面都离不开芯片：笔记本电脑、手机、聊天机器人、洗衣机、战斗机，以及人工智能背后的数据中心。

对这些芯片的需求正在飙升，预计到2027年，半导体年销售额将达到1万亿美元。我深入幕后，亲眼目睹了复杂而精细的制造过程，其严格的控制彻底改变了我对“清洁”一词的理解。

按照英特尔的指示，在一个下着雨的俄勒冈州早晨，我穿着最舒适的步行鞋抵达了目的地。我们要走遍很大一片区域，他们所言非虚。我们面前的制造厂规模庞大——比航空母舰还要大。

我们步行大约 10 分钟到达设备清洁室。清洁室旁边就是一个房间，里面堆满了价值数十亿美元的英特尔芯片。

“每一个微小的斑点都可能导致缺陷，从而毁掉芯片，”英特尔制造开发副总裁兼我们当天的向导克里斯·奥斯告诉我。

我们用消毒湿巾仔细擦拭了每一件摄影器材。不仅仅是那些显而易见的表面。我们展开三脚架的支腿，一根一根地擦拭，然后收起，再擦拭一遍，仔细检查每一个可能藏匿灰尘的角落。

接下来是更衣室，那房间大得惊人，足以把我在纽约的单身公寓吞下好几倍。里面堆满了兔女郎服，据英特尔公司称，每件价值约1000美元。

我今天有机会戴上它。但首先，我得弄清楚怎么戴上它。

“所以你最好把西装卷起来，让袖子不要拖到地上，”奥斯戴上兜帽后说道。

每个部件都必须按正确的顺序连接起来。连体衣扣在帽子上。靴子连接到防护服上。我的第一副手套塞进袖子里。第二副手套戴在外面，用来接住我手上脱落的皮肤碎屑。

我以前参观过一些工厂，他们担心的是看得见的污染物——比如手镯脱落、耳环松动。而英特尔担心的是看不见的污染物，那种你身体会不由自主地不断释放的污染物。

这也解释了为什么我的笔记本电脑必须放在室外。普通纸张会脱落微小的颗粒，而在这里，即使是这些颗粒也足以损坏芯片。英特尔给了我一台特殊的洁净室笔记本电脑，这种笔记本电脑不会脱落颗粒。

然后我踏上了制造地板。

在这样一个管控如此严格的地方，我却莫名地兴奋地看到到处都是粉红色的设备。但实际上它们并不是粉红色的。

为了保护芯片，巨大的房间在黄光的照射下熠熠生辉。任何其他波长的光都可能在芯片制造过程中对其造成损坏。

“在黄光下，你眼睛看到的粉红色的东西实际上都是红色的，”英特尔先进封装技术开发总监泰勒·奥斯本后来告诉我，温和地将我拉回了现实。

不过，这家时装店的一切都感觉不太真实。

机器人比人还多。少数几个在场的人都穿着带帽的防护服，看起来都一样。员工告诉我，他们经常通过彼此的动作来辨认对方。

“你会逐渐了解人们的步态，”奥斯本说道，他的声音被遮盖住全身（除了眼睛）的层层衣物闷住了。

机器人沿着高架轨道飞速穿梭，运送着密封的晶圆盒——芯片所用的薄硅片——在工厂内四处移动，防止晶圆落入人手。

我发现，人工效率太低，不适合这项工作。机器人每天需要搬运成千上万片晶圆。更何况，人类有时还会笨手笨脚。

我不禁想象，如果有人匆忙中绊倒，把一盒威化饼干摔得到处都是，那会发生什么。

“犯错的代价非常非常高昂，”奥斯说。“仅仅一片晶圆的损失就可能在5万到50万美元之间。”

每个机器人一次可搬运 25 片晶圆。

“所以现在光一盒就要几百万了，”他说。

这些芯片只有指甲盖大小。但英特尔控制的不仅仅是这小小一块空间，它还试图围绕着这些微观的东西维持整个工厂的稳定运转。

“我们正在世界上一些最大的工厂里制造世界上最小的部件，”奥斯说。

该工厂采用分层建造方式，其地基设计用于吸收外部冲击——地震、附近机器，甚至是邻近建筑物空调机组产生的低频振动。

“归根结底是微振动造成的，”英特尔生命安全和系统经理鲍勃·麦克米兰告诉我。

那一刻，我异常地意识到自己的脚步声。我感觉自己像个巨人，行走在一个为比我渺小得多、脆弱得多的生物而建的世界里。

制造厂里的一切都经过精心安排以保护芯片，这让我不禁思考，如果所有这些控制措施哪怕以最微小的方式失效，会发生什么。

于是我问，如果一根胡须掉进这些机器里会发生什么？

“你完事了，”麦克米兰说。

“一根头发意义重大，”奥斯后来解释说。

一根人类头发的厚度可达百万个原子。而英特尔正在构建的一些结构，宽度却只有几个原子。

巨大的工具发出持续不断的嗡嗡声，很难听清别人说话。

然后我意识到，这栋楼不仅仅是堆满了机器。它本身就是一台机器。

连地板都能动了。

它像一个巨大的金属筛子一样铺展在我们脚下，上面布满了孔洞，目之所及皆是如此。这些孔洞的作用是将微粒从晶片上分离出来——在不到60秒的时间内，拦截任何从我们防护服中逃脱的杂质。

“我们工厂里的空气更换速度大约就是这么快，”麦克米兰告诉我。

它们反复过滤空气，因为在任何时刻，每立方米空气中漂浮的大于一微米的颗粒物不能超过八个。你现在坐的这个房间里可能就有数百万个这样的颗粒物。

对我来说，这很难理解。

我当时站在地球上最干净的地方之一，这既让人感到安心，又让人隐隐不安。平常的生活突然显得无比肮脏。

制造一枚芯片大约需要三个月的时间，而且几乎不能出现任何差错。在这段时间里，它要经过大约2000道工序，涉及工厂内数千台机器的运转。

“这里有相当于 12 个足球场大小的洁净室空间，”奥斯说道。

他后来告诉我，建造这样一座工厂大约需要200亿美元。相比之下，世界贸易中心一号大楼的建造费用约为39亿美元。

尽管成本高昂，但美国政府已将在美国制造芯片列为首要任务。

全球约 90% 的先进芯片产自台湾，华盛顿认为这是一个重大的地缘政治风险，因为中国威胁要武力夺取台湾。

正因如此，无论这些芯片的制造难度有多大，白宫都表示美国需要更多像这样的工厂。目前，英特尔是唯一一家在美国本土设计和制造先进逻辑芯片的美国公司。

当我们回到更衣室，摘下头罩时，我才意识到我几乎忘记了和我们一起度过一天的每个人的真实样子。

然后我拿回了我的手机，重新回到了正常的生活，但我脑海中却一直萦绕着一个想法：我们生活在一个由芯片驱动的世界里。

然而，为了制造它们，我们必须创造一个完整的环境来保护它们免受我们的伤害。

*免责声明：本文由作者原创。文章内容系作者个人观点，半导体行业观察转载仅为了传达一种不同的观点，不代表半导体行业观察对该观点赞同或支持，如果有任何异议，欢迎联系半导体行业观察。

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