參觀格羅方德位于美國紐約州的14納米晶圓代工廠

晶圓代工業(yè)者GlobalFoundries的Fab 8是美國規(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工藝的據(jù)點，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美國版記者受邀參觀Fab 8、深入晶圓廠內(nèi)部的一手報導(dǎo)。

 

新興的物聯(lián)網(wǎng)(IoT)應(yīng)用可能不需要先進工藝，并因此讓現(xiàn)今28納米主流工藝的生命周期再延長；不過GlobalFoundries的高層主管并不擔(dān)心需求會停滯，盡管新一代工藝節(jié)點技術(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)點的生命周期確實會很長，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，不只推動工藝的微縮，也追求更高興能與更低的成本。

 

 

GlobalFoundries美國紐約州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分鐘車程，F(xiàn)ab 8原本是AMD的設(shè)廠預(yù)定地，在2009年正式開幕，并取得紐約州政府的大力資助；該廠總投資金額高達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)合酋長國阿布扎比(Abu Dhabi)政府旗下投資公司Mudbadala 。

 

Fab 8負責(zé)開發(fā)28納米以下工藝，月產(chǎn)6萬片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，德國Dresdon據(jù)點則生產(chǎn)48納米~22納米芯片)；該晶圓廠的無塵室面積約40萬平方英呎，分三階段開發(fā)。晶圓廠擴建工程仍持續(xù)進行中，動員約1,500人力，而在14納米工藝生產(chǎn)線開發(fā)的全盛時期曾達到4,000人力。

 

Fab 8的晶圓廠據(jù)點建筑與基礎(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匆姡欢鳩ab 8的基礎(chǔ)建設(shè)與人力來自于全美各地，包括德州等擁有半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)豐富經(jīng)驗的區(qū)域。

 

 

Fab 8針對下一世代10納米工藝節(jié)點生產(chǎn)線的第三階段擴建正在進行中

 

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，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消耗475,000立方英呎(cubic feet)的氣體，每日用水量350萬加侖(gallon)，有來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)著芯片制作過程

 

Fab 8有個與技術(shù)無關(guān)的大|麻煩──總是會有野生雁鴨飛到該廠的供電網(wǎng)絡(luò)里，因為身體潮濕誤觸電線而被“烤熟”；為此Goff只好在廠區(qū)附近的池塘放數(shù)個誘鳥器，以阻止野生雁鴨靠近他們的電源線。

 

雖然鄰近水源會到“會飛的麻煩”，但這仍是一個興建大型建筑物的好據(jù)點；例如該廠有一座從日本運來的壓縮機塔，就能透過船運再以卡車接駁。Goff補充指出，內(nèi)陸城市若要有效率地運輸大型設(shè)備就困難得多。

 

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

 

 

無塵室裝備包括兩層手套、套在鞋子外面的塑料鞋套以及護目鏡，在溫度可能高達攝氏70度的廠房內(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)過擴散、清洗、微影、蝕刻、拋光、薄膜與量測等數(shù)道程序；但GlobalFoundries不愿透露整個芯片制作過程所需的時間，或是剛飛過我們頭頂?shù)男酒钦l家的。

 

微影設(shè)備是無塵室內(nèi)最昂貴的工具，看起來就像大冰箱一樣；大多數(shù)的芯片制造流程是類似的，并根據(jù)工藝節(jié)點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)備可能會負責(zé)4~6種產(chǎn)品線。

 

 

無塵室內(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格媲美紐約最貴豪宅 (此圖片由GlobalFoundries提供)

 

紐約州政府對GlobalFoundries的Fab 8第一階段開發(fā)(包括研發(fā)、裝機)，投資了6.8億美元；而在經(jīng)過層層審核之后，紐約州政府也同意基于薪資、財產(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個工作機會，自2009年開幕以來，公共投資金額每1美元約可回收2.21美元營收；該公司預(yù)計到2015年，該投資報酬率可達到三倍。