参观英特尔D1X晶圆厂：下一代EUV工艺节点

在最近的一次美国之行中，我决定花一些时间在全国各地参加几个行业活动，并花一些时间拜访朋友和同行。其中一站是位于俄勒冈州希尔斯伯勒的英特尔D1X工厂，这是该公司用于生产和开发的前沿设施之一。作为媒体的一员，很少有时间在一家工厂工作——在报道这个行业的十年里，我很幸运地说这是我的第二次，通常比大多数人多出两次。正如你所能想象的，所有的事情都必须经过预先计划和预先批准，但英特尔设法让我符合他们的时间表。

归根结底，我之所以首先接触D1X，是因为英特尔向媒体发出了参观其位于以色列基里亚特盖特的尖端工厂的邀请。英特尔之前邀请过媒体，因为家庭原因，我无法参加，然后连续第二次，以色列晶圆厂之旅的时机对我来说不太好——当时我会在世界的另一边参加一个行业会议。我问英特尔是否有办法在其他地方进行一次晶圆厂之旅，然后为俄勒冈州之行准备好了一些东西。具有讽刺意味的是，以色列之行由于奥米克龙新冠病毒的限制而被取消——尽管听起来莱纳斯在记者之行之前还去做特别录音。我期待着他的旅行进展如何。

在我的访问中，英特尔D1X晶圆厂的厂址被称为Ronler Acres——最初是英特尔在晶圆厂周围保留的一系列湿地。D1X位于希尔斯伯勒，就在机场的另一边，距离英特尔的琼斯农场校区不远。这是英特尔在该地区的四个校区中的两个，共有2.1万名员工，约占英特尔39%的18%；中国的全球劳动力。可以理解的是，该公司是该地区最大的雇主，随着设施的建设，员工数量不断增加。

与我同行的是来自CraftComputing的杰夫·索莱姆（Jeff Soleim），我们在早上9点清早抵达——由于前一天晚上的播客录制，我们只睡了4个小时，在寒冷的俄勒冈州冬日早晨，每程开车60分钟。杰夫好心地同意为参观工厂的旅行做第二副眼睛和耳朵。

正如你所想象的，在工厂里拍照和做其他事情的机会非常有限。在参观之前，基于我对英特尔工厂的有限了解，我提出了几项要求，但有一些元素得到了批准，我将在参观过程中使用这些图像作为材料。大多数晶圆厂都有“禁止自由漫游摄像头”的政策，口头禅是他们可以获取特定的客户信息。

在接近Ronler Acres网站时，值得注意的是，英特尔当时的政策是在校园内始终戴口罩。在社交距离方面，有一些方便的图片可以准确地展示六英尺到底有多大。

该设施内有一个非常典型的商业入口——员工可以登录的前台，访客可以坐在舒适的椅子上等待他们的联系人来接他们，奖项和其他花哨的东西的墙壁可以展示该网站有多好。对半导体感兴趣的美国前总统的访问也有一堵墙。从我们的角度来看，这是我们感兴趣的技术之墙。

英特尔是一家在半导体制造方面有着悠久历史的公司，周边分布着许多这样的显示屏——主要是为了让参观者（比如我们）领略英特尔对该行业的技术影响。这个图表非常简洁，当它被一个拥有英特尔第一个EUV、High-NA EUV和封装技术的图表所取代时，将会更加令人兴奋。尽管如此，我们还是经过前台，在那里我拿到了这个。

我很确定我拿到了错误的徽章。所有通道？这很危险。

在入口处稍远处，是英特尔制造集团旗下的奖项之墙。从表面上看，这看起来像是该公司给自己的一份成就清单，但考虑到其中一些成就还披露了之前未知的信息，看看它们是什么很有意思。英特尔要求我们不要'；不要列出这些成就的清单，因为其中许多都是内部的，但它'；看到这些内部里程碑与实施新研究、流程改进和产量有关，这很有趣。

我们被带着穿过一些办公区进入一个会议室，在参观之前做一个小简报。正如你可能想象的那样，巡演的规则很严格——不要碰任何东西，始终与你的陪同人员在一起，只拍摄我们告诉你可以拍摄的特定东西。我们也对现场进行了简要概述，Ronler Acres在一个地点进行制造、开发、包装和材料研究。从上面看，该网站看起来像是自己的带芯片的打包处理器。但会谈的一部分内容还涉及到一些PPE，即无尘室兔子服。

这是充满了消毒湿巾，洗手液，但我们的安全眼镜的工厂和专门的无雾湿巾。在工厂里，每个人都使用自己的安全眼镜以确保舒适，如果你有眼镜，这些眼镜必须提前分类，因为要求不同。有了我们的通行证，是时候穿上衣服了。

正如你可能想象的那样，晶圆制造是一个微妙的过程。无尘室必须非常干净，而且还要持续清洁。因此，我们必须穿戴的所有洁净室设备都是新洗过的，而且还有个人卫生要求，比如有限的除臭剂和无发产品。我和最后一个发生了冲突。但这一过程的开始是穿西装前的手套、胡须网、发网和穿西装前的靴子保护装置。

有些晶圆厂会从有粘性的垫子开始，你必须走上去清除鞋子上的污垢，因为在晶圆厂里你仍然穿着自己的鞋子。这也可能与强制空气淋浴（穿上衣服）相结合，以帮助去除绒毛。对我们来说，我们直接进入了兔子套装的其余部分——连帽、套装、更多的鞋子。这里的关键是从上到下穿上西装，这样你就不太可能把灰尘和微粒弄到自己身上。完整的“兔子套装”套装，不包括最后的乙烯基手套，看起来像这样：

每一个不同的零件都有多种尺寸，从我认为是一种媒介，到工厂认为是一种媒介，总是需要一些猜测。西装的最后一部分是在镜子里上下仔细检查，如果你有同事的话，也要和同事一起检查，以确保进入工厂的每个人都穿着西装，穿着靴子。然后，我们进去。

如果你以前从未进过工厂，那么你注意到的第一件事就是洁净室地板上的所有东西都是黄色的。这是经过设计的——黄色钠灯减少了房间中的光波数，以阻止它们与传输中的晶圆发生潜在的相互作用。

工厂的规模是巨大的，我们谈论的是一个又一个足球场（不管你指的是美国足球还是世界其他国家的足球）。像这样的工厂，为了盈利，必须扩大规模。这意味着不仅要有20台类似的机器，还要有数百台不同的机器，这取决于所需的工艺。如果每个处理器需要进行80-120个掩蔽步骤，那么每个掩蔽步骤都需要沉积、光刻、蚀刻、清洁和检查。对于大型EUV机器来说，每一步的机器成本从100万美元到数亿美元不等。

当你走进一家工厂时，你会注意到一件事，那就是它有多高。这些建筑被设计成自治的，但也很容易最大限度地延长正常运行时间。这意味着，如果有什么东西出了故障（比如天花板上的灯），就可以在不使任何东西失效的情况下进行修复。即使是天花板上的灯，如果需要维修或更换，也可以从工厂上方进入。但工厂区域如此之高的原因是因为一些机器有两层楼高，尤其是EUV机器。有时必须将其吊入，或使用加固梁进行安装。很难错过。

每台机器还需要化学品和电力，这些都是在分厂下面提供的。虽然我以前去过一家分厂，但这次我们没能去，但分厂和洁净室一样大，如果不是更大的话。有人告诉我，EUV机器需要的子工厂空间是洁净室空间的6倍多，这表明，有时当涉及到原始面积时，支持这些机器所需的不仅仅是机器本身。

fab有一个非常轻微的正气压，这是显而易见的。工厂将空气从天花板推送到地板上，通过上图中的通风口。这也是为了减少灰尘和颗粒物，并将它们向下和向外驱赶，以便进行清洁，而不是将其排放到可能坠落的空气中。

需要注意的是，硅片根本不应该暴露在空气中。晶圆在FOUP（前开口统一吊舱）内以25个为一批进行运输，该吊舱在机器上方的吊舱高速公路上绕着晶圆厂运输。这都是跟踪和自动化的，所以当一台机器上的FOUP完成时，它会被一个自动pod拾取，然后被带到下一台机器上，或者被放回存储器中，等待芯片创建的下一个阶段。

很难说有多少这样的自动吊舱运载器——我们看到每个吊舱上都有三位数的数字，这意味着单是这个设施就可能有多达1000个吊舱。pod“高速公路”延伸至Ronler Acres场地的整个长度，从仓库到工厂再到包装。它们被设计成在出现错误时自动报告，或者如果其中一个刹车失灵，系统可以重新路由，直到物理解决为止。大多数FOUP都是黑色的，以减少光线，但是有些机器有透明的窗户，你可以看进去。

杰夫和我研究了两台这样的机器，机器从FOUP中取出晶片用于光刻胶应用（我们认为）。我们看到的晶片上已经有很多处理器的常规标记——看起来像8核设计，没有E核，所以谁知道我们在看什么。在另一台机器上，一台计量（检验）机器上，我们在一台监视器上看到了一个晶圆图，以及晶圆上每个模具的示意图。对于那些经常阅读AnandTech的人来说，你会知道我喜欢用简单的晶片图像计算晶片面积——从大脑的数学基础上，我可以推断出，我们看到的是晶片面积约为400mm2的前沿晶片。我'；我会让你想象那可能是什么。

值得一提的是，工厂里有很多人。我最后一次参观的是纽约州北部GlobalFoundries的第八家工厂，同一个空间里只有二十几个人。在英特尔，我可以看到几十个，如果不是超过一百个的话。这是因为D1X是一个开发工厂，所以不仅是在开发和监控的硅，而且D1X正在通过Mod 3扩展扩展其容量。这意味着人们在大楼的最后三分之一安装硬件，包括EUV机器。

因此，英特尔尚未将其EUV技术产品化已不是什么秘密。尽管是早期的开发人员之一，但它还没有为10nm做好准备，也不容易适应这个过程，所以我们稍后将在英特尔4上看到它。但这并不意味着英特尔已经坐在了它的桂冠上——在工厂里，我们看到了大量（我无法透露）处于各种脱衣状态的EUV机器。在晶圆厂的一个开始部分，EUV机器都是全副武装的。

但在其他地方，它们仍在安装中。正如你可能想象的那样，我不被允许拍摄正在安装的EUV机器的照片，但看看里面的东西有点令人兴奋。我不确定我看到的到底是什么部分，但有很多管道上都有“惰性气体”之类的标签，所有这些管道都是一个2米宽的加工铝半球。里面的一切都是为这台机器量身定做的，当你意识到其中一个东西有超过100000个不同的组件，需要六个月的时间来安装，再加上六个月的时间来调整，你就能明白为什么了。我想我花了好几分钟只是敬畏地看着，然后才想真正了解发生了什么。我想是在我们的监护人第五次喊出继续前行的声音时，我终于回到了现实世界。我有点难过，因为我不能和你们分享我所看到的，因为语言不能公正地表达。

除了晶圆厂的黄灯部分，英特尔也有一部分晶圆厂在常规照明下——我们在那里没有花太多时间，英特尔也没有详细说明晶圆厂的那部分是什么，但在那个空间里要狭窄得多。机器靠得太近了，我们没有一条清晰的路可走。然而，在回来的路上，我确实注意到一台机器上贴着许多警告危险标签，上面有各种严酷的化学物质——氟化氢、各种与卤素结合的含硫成分，甚至还有一些侵蚀性的硅酸盐化合物，设计用于蚀刻和清洁。教沙子思考需要大量具有攻击性的化学物质，英特尔表示，他们在尽可能地重复利用和回收其他一切方面投入了大量精力。

总的来说，我们在晶圆厂里花了大约90分钟，包括一两张照片和一到十分钟的模具尺寸计算，这是基于我们在监视器上看到的我们无法拍摄的东西。参观一家工厂的好处是，你正在参观一家工厂——坏的是，如果不先参观它，不知道你会看到什么，就很难提前准备或研究那里有什么，要问什么问题，如果有任何内容供观众通过锁孔看一眼。我是那种乐于站在那里观察每台机器90分钟以了解其工作原理的人——在行业会议上阅读关于制造业工作原理的研究论文是一回事，但近距离观察又是另一回事。

这里还有另一个视角。我知道，如果我在一个不那么先进的设备中，比如45nm、90nm甚至更老的设备，我也会有同样的反应。我不会在EUV机器内部寻找，但我仍然想知道一切是如何工作的，看到晶圆飞过这个地方，并且知道这些机器正在做尽可能多的物理弯曲的事情，以便将汽车座椅控制器等简单的东西推向市场。

我已经问过英特尔，当它准备好的时候，我是否可以去参观安装High-NA机器的任何一家工厂——我被告知它比普通的EUV大，所以我迫不及待地想看看它。由于距离太远，我没想到会有坚定的承诺，但毫无疑问，随着时间的临近，我会伸出援手。非常感谢英特尔让我在这个星球上最昂贵的房间之一运行riot。

顺便说一句，我现在参观了GlobalFoundries和Intel。有一个记者之旅的计划，去访问三星，但这些都被2020年初的大流行冲走了——我希望当我们都在一个更安全的环境中时，机会再次出现。当时最奇怪的是台积电，据多个消息来源称，台积电从未有过科技媒体参观其设施的经历——2019年底，台积电让BBC在Fab 12（leading edge）进行了一次简短的拍摄，尽管这段简短视频对观众来说不过是一个“哇芯片”时刻。如果台积电的任何人都在读这篇文章，而我们又开始旅行了，我希望有机会亲自联系，为技术界做些事情。

发表一篇评论——伊恩，很棒的东西，还有令人愉快的阅读！谢谢奇怪的是，一张照片中的许多FOUPs让我想起了《半条命2》中的最后一个城堡序列，外星人被绑在类似的东西里。从你的简短描述来看（要是长一点就好了！），我想象EUV机器的内部看起来有点像来自另一个世界或未来的东西。回复

显然，双层口罩不是为了控制污染，而是为了劝阻人们不要食用美味的新鲜晶圆。回复

两米宽的半圆顶在我听来像是源船。如果这是你使用的工具的一部分'；我拍了没有皮肤的照片，然后它'；这肯定是消息来源的回复

谢谢伊恩，希望能看到更多这样的文章！关于EUV扫描仪：如果这些机器确实是ASML EUV扫描仪（目前没有其他人销售EUV扫描仪），那么它们可能是NXE:3600Ds；那'；这是ASML目前销售的最先进的产品，它'；用于5纳米和3纳米的批量生产。我猜的原因是'；它们是面板的高度比；3600底部有更高的面板，3400和#39；s（7和5纳米）面板的高度大致相同。但再一次，只是根据你的照片猜测；我知道在他们允许你访问之前，你必须签署保密协议。所以，如果他们真的有一群3600人在那里，它'；我会变得有趣。。。回复

所以这篇文章让我想。。。英特尔有一批EUV机器多年来一直没有被用来制造芯片。自然的问题是——他们用它们干什么？答案显而易见——他们'；我们试图打开一个入口，进入（1）平行宇宙或（2）过去或未来。英特尔晶圆厂会开始出现恶魔吗？在ehe设计Zen之前，机器人会被及时送回杀死Jim Keller吗？只有时间能证明。。。回复

语法错误："；或者如果有人踩刹车"；Breaks是正确的词。我想刹车可能会让人崩溃，但那'；这可能不是你的意思。回复