晶圓代工業(yè)者GlobalFoundries的Fab 8是美國(guó)規(guī)模最大的半導(dǎo)體晶圓廠之一，座落于紐約州Malta的Luther Forest科技園區(qū)，面積233英畝(acres)。目前Fab 8是GlobalFoundries全球共9座晶圓廠中采用最先進(jìn)工藝的據(jù)點(diǎn)，正生產(chǎn)14納米芯片并準(zhǔn)備投入10納米工藝；以下是EE Times美國(guó)版記者受邀參觀Fab 8、深入晶圓廠內(nèi)部的一手報(bào)導(dǎo)。

 

新興的物聯(lián)網(wǎng)(IoT)應(yīng)用可能不需要先進(jìn)工藝，并因此讓現(xiàn)今28納米主流工藝的生命周期再延長(zhǎng)；不過(guò)GlobalFoundries的高層主管并不擔(dān)心需求會(huì)停滯，盡管新一代工藝節(jié)點(diǎn)技術(shù)更加復(fù)雜、成本也更高昂。Fab 8總經(jīng)理Tom Caulfield表示，28納米與14納米節(jié)點(diǎn)的生命周期確實(shí)會(huì)很長(zhǎng)，但半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)仍在繼續(xù)依循摩爾定律(Moore's Law)的腳步，不只推動(dòng)工藝的微縮，也追求更高興能與更低的成本。

 

 

GlobalFoundries美國(guó)紐約州Fab 8晶圓廠區(qū)外觀

 

Malta這座小鎮(zhèn)位于紐約州首府Albany北方約40分鐘車(chē)程，F(xiàn)ab 8原本是AMD的設(shè)廠預(yù)定地，在2009年正式開(kāi)幕，并取得紐約州政府的大力資助；該廠總投資金額高達(dá)115億美元。在AMD逐漸退出Fab 8的投資之后，現(xiàn)在該晶圓廠是100%屬于阿拉伯聯(lián)合酋長(zhǎng)國(guó)阿布扎比(Abu Dhabi)政府旗下投資公司Mudbadala 。

 

Fab 8負(fù)責(zé)開(kāi)發(fā)28納米以下工藝，月產(chǎn)6萬(wàn)片12吋晶圓(GlobalFoundries的新加坡晶圓廠生產(chǎn)180納米~40納米工藝節(jié)點(diǎn)，德國(guó)Dresdon據(jù)點(diǎn)則生產(chǎn)48納米~22納米芯片)；該晶圓廠的無(wú)塵室面積約40萬(wàn)平方英呎，分三階段開(kāi)發(fā)。晶圓廠擴(kuò)建工程仍持續(xù)進(jìn)行中，動(dòng)員約1,500人力，而在14納米工藝生產(chǎn)線開(kāi)發(fā)的全盛時(shí)期曾達(dá)到4,000人力。

 

Fab 8的晶圓廠據(jù)點(diǎn)建筑與基礎(chǔ)建設(shè)總監(jiān)Gerald Goff表示，晶圓廠的建筑是非常困難的，而如Fab 8這樣大規(guī)模的晶圓廠建案在當(dāng)?shù)厥乔八匆?jiàn)；而Fab 8的基礎(chǔ)建設(shè)與人力來(lái)自于全美各地，包括德州等擁有半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)豐富經(jīng)驗(yàn)的區(qū)域。

 

 

Fab 8針對(duì)下一世代10納米工藝節(jié)點(diǎn)生產(chǎn)線的第三階段擴(kuò)建正在進(jìn)行中

 

Fab 8使用National Grid提供的區(qū)域電網(wǎng)，并擁有 (megawatts)的柴油備用發(fā)電機(jī)，可供應(yīng)晶圓廠所需的214兆瓦電力；此外該廠在冬季每小時(shí)消耗475,000立方英呎(cubic feet)的氣體，每日用水量350萬(wàn)加侖(gallon)，有來(lái)自附近泉水與哈德遜河(Hudson River)的充足水源。

 

然而他們的供電電網(wǎng)卻遇到了一與技術(shù)無(wú)關(guān)的大|麻煩。

 

高溫?zé)o塵室昂貴半導(dǎo)體設(shè)備重復(fù)著芯片制作過(guò)程

 

Fab 8有個(gè)與技術(shù)無(wú)關(guān)的大|麻煩──總是會(huì)有野生雁鴨飛到該廠的供電網(wǎng)絡(luò)里，因?yàn)樯眢w潮濕誤觸電線而被“烤熟”；為此Goff只好在廠區(qū)附近的池塘放數(shù)個(gè)誘鳥(niǎo)器，以阻止野生雁鴨靠近他們的電源線。

 

雖然鄰近水源會(huì)到“會(huì)飛的麻煩”，但這仍是一個(gè)興建大型建筑物的好據(jù)點(diǎn)；例如該廠有一座從日本運(yùn)來(lái)的壓縮機(jī)塔，就能透過(guò)船運(yùn)再以卡車(chē)接駁。Goff補(bǔ)充指出，內(nèi)陸城市若要有效率地運(yùn)輸大型設(shè)備就困難得多。

 

GlobalFoundries的Fab 8有三層樓高的無(wú)塵室，員工有2,700人，以輪班制維持24小時(shí)生產(chǎn)線運(yùn)作；生產(chǎn)線工程師進(jìn)入寬廣的黃光區(qū)之前需經(jīng)過(guò)消毒程序，卸妝、在黏蠅紙上來(lái)來(lái)回回走很多次以清除鞋底的灰塵、并穿上只露出眼睛的無(wú)塵衣。

 

 

無(wú)塵室裝備包括兩層手套、套在鞋子外面的塑料鞋套以及護(hù)目鏡，在溫度可能高達(dá)攝氏70度的廠房?jī)?nèi)讓人汗流浹背

 

生產(chǎn)在線的晶圓傳送盒(FOUP)能攜帶20片12吋晶圓，在數(shù)英里的高空軌道上經(jīng)過(guò)擴(kuò)散、清洗、微影、蝕刻、拋光、薄膜與量測(cè)等數(shù)道程序；但GlobalFoundries不愿透露整個(gè)芯片制作過(guò)程所需的時(shí)間，或是剛飛過(guò)我們頭頂?shù)男酒钦l(shuí)家的。

 

微影設(shè)備是無(wú)塵室內(nèi)最昂貴的工具，看起來(lái)就像大冰箱一樣；大多數(shù)的芯片制造流程是類(lèi)似的，并根據(jù)工藝節(jié)點(diǎn)的不同而有一些變化。各種不同的芯片通常是使用相同的工具，而且每套設(shè)備可能會(huì)負(fù)責(zé)4~6種產(chǎn)品線。

 

 

無(wú)塵室內(nèi)的半導(dǎo)體設(shè)備之昂貴程度，可能讓它每平方英呎的價(jià)格媲美紐約最貴豪宅 (此圖片由GlobalFoundries提供)

 

紐約州政府對(duì)GlobalFoundries的Fab 8第一階段開(kāi)發(fā)(包括研發(fā)、裝機(jī))，投資了6.8億美元；而在經(jīng)過(guò)層層審核之后，紐約州政府也同意基于薪資、財(cái)產(chǎn)投資、就業(yè)稅收抵免等，給予GlobalFoundries約13~15億美元的賦稅優(yōu)惠。Fab 8為紐約州創(chuàng)造了1,250個(gè)工作機(jī)會(huì)，自2009年開(kāi)幕以來(lái)，公共投資金額每1美元約可回收2.21美元營(yíng)收；該公司預(yù)計(jì)到2015年，該投資報(bào)酬率可達(dá)到三倍。