在數(shù)字經(jīng)濟(jì)蓬勃發(fā)展的當(dāng)下,芯片作為現(xiàn)代電子設(shè)備的 “大腦”,其重要性不言而喻。而 Fab(晶圓制造工廠),正是芯片從設(shè)計藍(lán)圖走向?qū)嶋H應(yīng)用的關(guān)鍵樞紐,堪稱芯片行業(yè)的核心環(huán)節(jié)。
芯片的誕生之地就在 Fab。在芯片制造領(lǐng)域,依據(jù)運營模式的不同,企業(yè)可分為兩類。Foundry,即代工企業(yè),專注于為其他公司生產(chǎn)芯片,憑借自身先進(jìn)的制造工藝和大規(guī)模生產(chǎn)能力,服務(wù)于眾多芯片設(shè)計企業(yè);IDM(整合器件制造商)則是集芯片設(shè)計與生產(chǎn)于一體的企業(yè),這類企業(yè)擁有完整的產(chǎn)業(yè)鏈,從芯片的研發(fā)設(shè)計到生產(chǎn)制造,都能獨立完成。
然而,當(dāng)前芯片制造技術(shù)面臨諸多挑戰(zhàn),部分先進(jìn)芯片如 GPU、CPU 等,雖然我國在設(shè)計方面已取得一定成果,但由于其對制程工藝要求極高,受限于技術(shù)、設(shè)備等因素,在大陸尚無法實現(xiàn)生產(chǎn),這也凸顯了我國在芯片制造領(lǐng)域的短板。
芯片的生產(chǎn)過程是一場精密且復(fù)雜的 “工藝大秀”,涉及CVD(化學(xué)氣相沉積)、PVD(物理氣相沉積)、IMP(離子注入)、ETCH(蝕刻)、WET(濕法工藝)、Litho(光刻)、RTP(熱處理)、CMP(化學(xué)機(jī)械拋光)、DIFF(擴(kuò)散)等主要工藝。每一道工藝都至關(guān)重要,它們相互配合,將芯片的設(shè)計逐步轉(zhuǎn)化為實際產(chǎn)品。
而且,在生產(chǎn)過程中,穿插著 OCD(光學(xué)關(guān)鍵尺寸測量)、CD(關(guān)鍵尺寸檢測)、Defect(缺陷檢測)、THK(厚度檢測)、WAT(晶圓測試)等檢測環(huán)節(jié)。這些檢測手段就像 “質(zhì)量衛(wèi)士”,嚴(yán)格把控生產(chǎn)過程中的每一個細(xì)節(jié),一旦發(fā)現(xiàn)問題,及時進(jìn)行調(diào)整,以保障產(chǎn)品質(zhì)量。
Fab 工廠不僅結(jié)構(gòu)復(fù)雜,其潔凈標(biāo)準(zhǔn)也高得驚人。在 Fab 中,空氣中的塵埃顆粒數(shù)量被嚴(yán)格控制,工作人員進(jìn)入車間必須穿著特制的無塵服,以防止人體產(chǎn)生的微小顆粒污染生產(chǎn)環(huán)境。在這個超級干凈的工廠里,各崗位分工明確且緊密協(xié)作。
PE 制程工程師專注于工藝調(diào)試優(yōu)化,他們不斷研究和改進(jìn)工藝配方,確保每一個生產(chǎn)步驟都能達(dá)到最佳效果;
EE 設(shè)備工程師則如同設(shè)備的 “專屬醫(yī)生”,負(fù)責(zé)調(diào)試和維護(hù)設(shè)備,保障設(shè)備穩(wěn)定運行;
PIE 制程整合工程師統(tǒng)籌規(guī)劃制程步驟,讓不同工藝環(huán)節(jié)無縫銜接;
WAT工程師,晶圓廠的測試部門,做晶圓電性測試,主要內(nèi)容是利用成品的測試卡,和市場上通用的測試機(jī)臺,利用自己寫的腳本程序,按照測試手冊對產(chǎn)品進(jìn)行一系列的測試。
TD 技術(shù)研發(fā)工程師負(fù)責(zé)新平臺setup;
YE 良率工程師致力于提升產(chǎn)品合格率,通過數(shù)據(jù)分析和工藝改進(jìn),減少產(chǎn)品缺陷;
MMT(Metrology management team ) 量測工程師,主要工作是負(fù)責(zé)產(chǎn)線上需要測量膜厚及尺寸線寬量測,以及量測機(jī)臺功能的擴(kuò)展,膜厚以及關(guān)鍵尺寸量測模型的建立;
MFG(Manufacturing)生產(chǎn)制造部,生產(chǎn)制造部是Fab里人最多的部門,因為其包含了生產(chǎn)一線工人,制造部的壓力很大,時時刻刻都與生產(chǎn)時效,生產(chǎn)狀態(tài)相關(guān)。
RE 可靠性工程師確保產(chǎn)品的穩(wěn)定性和可靠性,使芯片能在各種復(fù)雜環(huán)境下正常工作;
PDE 產(chǎn)品工程師是yield良率的負(fù)責(zé)人,為產(chǎn)品的良率進(jìn)行把關(guān)。PDE 也要看好自己產(chǎn)品良率CP/FT的chart,有異常低點或者異常趨勢,就要及時分析定位,解決最終問題。
Device engineer 器件工程師則專注于改進(jìn)底層的 MOS 等器件,為芯片性能提升奠定基礎(chǔ)。
FA 失效分析工程師,如果把Fab當(dāng)作一家醫(yī)院或者警局,F(xiàn)A 就是法醫(yī)和化驗分析的角色。
QE 質(zhì)量工程師對產(chǎn)品質(zhì)量進(jìn)行全面評估;
CE 客戶工程師對接客戶需求,保障企業(yè)與客戶之間的良好溝通;
EHS 環(huán)境衛(wèi)生安全工程師保障工作環(huán)境安全;
PC?生產(chǎn)控制工程師(Product Control engineer), 負(fù)責(zé)生產(chǎn)管理(Production Management),計劃、組織、協(xié)調(diào)、控制生產(chǎn)活動的綜合管理活動;
然而,運營 Fab 并非易事。Fab 設(shè)備投資巨大,一條先進(jìn)的芯片生產(chǎn)線建設(shè)往往需要數(shù)十億甚至上百億美元;運營過程對技術(shù)和管理能力要求極高;產(chǎn)能擴(kuò)張周期漫長,難以快速響應(yīng)市場需求;而且隨著科技的發(fā)展,制程工藝迭代頻繁,這使得 Fab 的經(jīng)營面臨著較高風(fēng)險。但也正因為其高門檻和復(fù)雜性,優(yōu)質(zhì)的 Fab 在芯片產(chǎn)業(yè)鏈中占據(jù)著強(qiáng)勢地位,一旦成功運營,便能獲得可觀的盈利。
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