GlobalFoundries：半導(dǎo)體代工廠之旅

GlobalFoundries：把紐約變成下一個(gè)硅谷

在整個(gè)地球上，沒有幾個(gè)地方能生產(chǎn)最先進(jìn)的高性能半導(dǎo)體芯片。因?yàn)檫@不僅僅需要龐大的資金作為后盾，而且還需要更多的技術(shù)沉淀和積累。在這篇文章中，小編我將帶領(lǐng)大家去位于紐約北部的GlobalFoundries新工廠設(shè)施，領(lǐng)略半導(dǎo)體巨人的風(fēng)范。

雖然這家新工廠距離大規(guī)模量產(chǎn)電腦與手機(jī)芯片還為時(shí)尚早，但是它仍然給小編我留下了深刻的音箱。無論是整個(gè)廠區(qū)的規(guī)模還是內(nèi)部的各種先進(jìn)的生產(chǎn)設(shè)施和技術(shù)，它都是世界領(lǐng)先技術(shù)的先驅(qū)。



對(duì)于生產(chǎn)世界上最為頂尖的半導(dǎo)體芯片，一般來說有兩種類型的工作模式。第一類的典型例子是Intel和一些內(nèi)存芯片制造商。他們會(huì)自己設(shè)計(jì)自己制造芯片，同時(shí)擁有著自己的各種專利技術(shù)。最為典型的標(biāo)志是他們擁有自己的半導(dǎo)體芯片制造“工廠”。不過縱覽目前全球的半導(dǎo)體行業(yè)，其絕大多數(shù)都是無工廠無生產(chǎn)線的半導(dǎo)體芯片設(shè)計(jì)公司。比如高通和NVIDIA就是最為典型的例子。他們將芯片設(shè)計(jì)出來之后，會(huì)交由“代工廠”進(jìn)行生產(chǎn)。全球領(lǐng)先的代工廠有很多，例如臺(tái)積電、聯(lián)電，他們都設(shè)在臺(tái)灣。而中國(guó)大陸地區(qū)則擁有中芯國(guó)際，新加坡也有一家非常有名，叫做特許半導(dǎo)體。而三星和IBM公司具有較大規(guī)模的公司，他們有著自己的半導(dǎo)體芯片生產(chǎn)鑄造部門。


坐落在紐約北部

說了這么多半導(dǎo)體代工廠的業(yè)界格局，終于迎來了我們今天的主角GlobalFoundries。它是一個(gè)全新的“代工廠”公司。它結(jié)合了曾經(jīng)的半導(dǎo)體芯片制造巨頭AMD和新加坡的特許半導(dǎo)體兩個(gè)巨人的實(shí)力。而幕后推手則是阿聯(lián)酋的阿布扎比投資機(jī)構(gòu)。因此GlobalFoundries也可以看做是阿聯(lián)酋的一部分。GlobalFoundries在半導(dǎo)體業(yè)界有著獨(dú)一無二的特質(zhì)，其規(guī)模的龐大是你難以想象的。它在世界上很多不同的地方都設(shè)有工廠。這包括了新加坡的6個(gè)工廠，曾經(jīng)歸屬于特許半導(dǎo)體。另一個(gè)大一些的設(shè)在德國(guó)的德累斯頓，它曾經(jīng)是AMD的兩個(gè)工廠。最后一個(gè)是Luther Forest科技園區(qū)，它位于紐約的薩拉托加縣，距離奧爾巴尼以北半個(gè)小時(shí)的車程。



這座設(shè)立在紐約的新晶圓廠被稱作Fab 8，它是一座巨大的工廠。目前這個(gè)項(xiàng)目正在緊鑼密鼓的建設(shè)中。這個(gè)項(xiàng)目正處在一期建設(shè)階段，占地面積130萬平方英尺，總耗資46億美元，當(dāng)然這也包含了廠房?jī)?nèi)的各種生產(chǎn)設(shè)備。而這個(gè)項(xiàng)目也是目前美國(guó)最大的建設(shè)項(xiàng)目，其建設(shè)成本將耗資8.8億美元。而其他成本則用在購置高端生產(chǎn)設(shè)備和人工維護(hù)方面。

半導(dǎo)體代工廠的特色

為了了解更多有關(guān)紐約新工廠的訊息，我們特意找到了興建工廠的承包商，美國(guó)M+W公司，請(qǐng)他們的CEO里克惠特尼來談?wù)勁d建工廠的趣聞。里克解釋說：GlobalFoundries是一個(gè)巨大的工廠，距離美國(guó)的薩拉托加湖有170英尺，是個(gè)依山傍水的好地方。但他也解釋說，這與德國(guó)的德里斯頓工廠有著顯著的不同。德國(guó)的那個(gè)工廠是AMD專門針對(duì)生產(chǎn)處理器興建的。對(duì)于半導(dǎo)體產(chǎn)品的生產(chǎn)來說，產(chǎn)出的類型相當(dāng)單一。而新的 GlobalFoundries是一家世界級(jí)的半導(dǎo)體代工廠，它更強(qiáng)調(diào)靈活性與適應(yīng)性，同時(shí)成本效益是工廠設(shè)計(jì)之初的重點(diǎn)考量因素。一些典型的區(qū)域都會(huì)被精簡(jiǎn)，例如辦公場(chǎng)所，德國(guó)的德里斯頓就要奢華的多。與德里斯頓最大的差別在于，它是一個(gè)2層建筑，而不是三層樓設(shè)計(jì)。因?yàn)檫@樣會(huì)更有助于空氣的流通。



無塵室與辦公區(qū)

在無塵室內(nèi)每個(gè)小時(shí)需要完全交換6次空氣。而大部分空氣需要通過HEPA過濾器的過濾之后加以重新使用。除了用于芯片制造的無塵室之外主要設(shè)施還包括材料處理區(qū)和辦公區(qū)。另外還會(huì)在? 121a こ?諦私ㄒ恍┦滌玫納枋??繒?黿ㄖ?墓┑縞璞傅鵲取?

當(dāng)工廠建成后，它最初每月能生產(chǎn)35000塊300毫米晶圓。而每個(gè)晶圓能生產(chǎn)出數(shù)百或數(shù)千塊芯片，這要取決于芯片核心面積的大小。而二期工程則會(huì)進(jìn)一步擴(kuò)大工廠的面積，這將會(huì)使GlobalFoundries的產(chǎn)能增加到每月60000片晶圓。但這最后尚未得到確定。因?yàn)槭聦?shí)上 GlobalFoundries分布在全球的其他工廠也具備很多產(chǎn)能提升的空間。GlobalFoundries希望未來再興建2個(gè)生產(chǎn)模塊，每個(gè)月能制造18萬騙晶圓，但是這是一個(gè)漫長(zhǎng)的路要走。相比之下德累斯頓工廠的產(chǎn)能還在不斷擴(kuò)大，未來每個(gè)月能生產(chǎn)6萬片晶圓。



邁入16nm制程

按照最初的設(shè)計(jì)，第一條生產(chǎn)線將在2011年夏季晚裝完畢，而在2011年第四季度就會(huì)生產(chǎn)出第一顆芯片。但這一切要用時(shí)間去驗(yàn)證了。最終可能會(huì)在2013年的第一季兩產(chǎn)出第一批芯片。Fab 8最初的生產(chǎn)設(shè)施為低功耗和28nm 高K金屬門電路
而GlobalFoundries將在德累斯頓的設(shè)施將會(huì)進(jìn)行首次“風(fēng)險(xiǎn)量產(chǎn)”的時(shí)間表定在了今年下半年。當(dāng)GlobalFoundries積累了足夠多的生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)后，在紐約的Fab 8則會(huì)在啟動(dòng)28nm后的短期內(nèi)就繼續(xù)邁入22nm制程。

德累斯頓作為AMD處理器的主要生產(chǎn)地，目前的工藝可以達(dá)到32nm的SOI制程，而未來在28nm和22nm制程時(shí)，將使用193nm的浸沒式傳感器，以及未來的多層浸沒技術(shù)的“雙圖案”技術(shù)。

在不久的未來，新的半導(dǎo)體制造節(jié)電為16個(gè)nm。業(yè)界目前正在為關(guān)鍵層蝕刻尋找更強(qiáng)的EUV超紫外線技術(shù)。GlobalFoundries是IBM技術(shù)聯(lián)盟或稱晶圓廠俱樂部的成員之一，由此新一代更精細(xì)的制程研究也有IBM參與。



為啥選在紐約北部？

當(dāng)小編我參觀了GlobalFoundries的這些設(shè)施之后，不禁心中萌生一個(gè)念頭，為啥阿聯(lián)酋要將新的Fab 8健在紐約的北部？顯然地理位置是非常重要的一個(gè)問題。根據(jù)阿莫爾解釋說，新的位置非常接近奧爾巴尼納米技術(shù)和和倫斯勒理工學(xué)院。這些院校是進(jìn)行尖端技術(shù)研究地方。而距離IBM的研究設(shè)施也不太遠(yuǎn)。此外這個(gè)位置提供了足夠多的水源和穩(wěn)定的電源支持，在它附近大約有4個(gè)電廠供電。[!--empirenews.page--]

當(dāng)然建設(shè)在Luther Forest科技園區(qū)還有一個(gè)好處就是優(yōu)厚的房屋稅優(yōu)惠。美國(guó)紐約州正在試圖建立一個(gè)高科技產(chǎn)業(yè)集群環(huán)境。這有點(diǎn)像是打造另一個(gè)硅谷、另一個(gè)中關(guān)村、另一個(gè)以色列高科技園區(qū)。政府提供了非常優(yōu)惠的政策，讓AMD從一個(gè)生產(chǎn)制造一體的工廠型半導(dǎo)體公司，進(jìn)化成一個(gè)純半導(dǎo)體設(shè)計(jì)公司。而一個(gè)全新的巨大半導(dǎo)體代工廠GlobalFoundries也從AMD公司中剝離開來。政府還提供了諸如道路、水路、電路等基礎(chǔ)設(shè)施的修繕工作。最讓美國(guó)政府欣慰的是，他們把從阿聯(lián)酋購買石油所花的美元，又統(tǒng)統(tǒng)套回來了。


政府支持力度很大

整個(gè)園區(qū)每天3至9百萬加侖的誰，60至180兆瓦的電力供應(yīng)。園區(qū)內(nèi)建成了一個(gè)全新的水利系統(tǒng)和電網(wǎng)系統(tǒng)，可以處理400兆瓦的用電需求。而整個(gè)Fab 2所在園區(qū)內(nèi)的基礎(chǔ)設(shè)置建設(shè)，政府狠砸了2億多美元。

GlobalFoundries就像是一個(gè)財(cái)大氣粗的豪宅主。整個(gè)園區(qū)有222名技術(shù)工人，戰(zhàn)地1400英畝。工廠還設(shè)有2個(gè)以上的大型設(shè)施和小型計(jì)算機(jī)中心。這些設(shè)施可以為采購的設(shè)備公司和材料公司使用。各種招標(biāo)會(huì)、競(jìng)標(biāo)會(huì)，采購大會(huì)絡(luò)繹不絕。



一塊反映了美國(guó)百年歷史的土地

而60%的土地將會(huì)被保留作為“綠色空間”，例如園區(qū)內(nèi)有一個(gè)足球場(chǎng)和露天劇場(chǎng)，可供園區(qū)內(nèi)的員工使用。而隔壁的GlobalFoundries設(shè)施中，將修建一個(gè)哈德遜谷社區(qū)學(xué)院，它是一座高科技智能設(shè)施。并且計(jì)劃還要修建一個(gè)模擬工廠，用來培訓(xùn)相關(guān)技術(shù)人員，以便他們能勝任所需的崗位。

在許多方面，F(xiàn)ab 8所坐落的這片土地反映了美國(guó)百年以來的變化。原本它是一個(gè)養(yǎng)豬場(chǎng)，隨后變成了5000英畝的森林采伐長(zhǎng)。二戰(zhàn)之后，它成為了一個(gè)軍事機(jī)構(gòu)，由于它空間廣闊被用來測(cè)試火箭燃料?，F(xiàn)在你仍然可以從GlobalFoundries的很多設(shè)施中看到當(dāng)年的軍工掠影。而紐約北部這片土地未來還在發(fā)生著巨變，它將成為一個(gè)新的硅谷，預(yù)計(jì)未來有8000至10000個(gè)世界上最頂尖的半導(dǎo)體相關(guān)工程師在這里工作。