在數(shù)字經(jīng)濟蓬勃發(fā)展的當下,芯片作為現(xiàn)代電子設備的 “大腦”,其重要性不言而喻。而 Fab(晶圓制造工廠),正是芯片從設計藍圖走向實際應用的關鍵樞紐,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芯片,憑借自身先進的制造工藝和大規(guī)模生產能力,服務于眾多芯片設計企業(yè);IDM(整合器件制造商)則是集芯片設計與生產于一體的企業(yè),這類企業(yè)擁有完整的產業(yè)鏈,從芯片的研發(fā)設計到生產制造,都能獨立完成。
然而,當前芯片制造技術面臨諸多挑戰(zhàn),部分先進芯片如 GPU、CPU 等,雖然我國在設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、設備等因素,在大陸尚無法實現(xiàn)生產,這也凸顯了我國在芯片制造領域的短板。
芯片的生產過程是一場精密且復雜的 “工藝大秀”,涉及CVD(化學氣相沉積)、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(化學機械拋光)、DIFF(擴散)等主要工藝。每一道工藝都至關重要,它們相互配合,將芯片的設計逐步轉化為實際產品。
而且,在生產過程中,穿插著 OCD(光學關鍵尺寸測量)、CD(關鍵尺寸檢測)、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 “質量衛(wèi)士”,嚴格把控生產過程中的每一個細節(jié),一旦發(fā)現(xiàn)問題,及時進行調整,以保障產品質量。
Fab 工廠不僅結構復雜,其潔凈標準也高得驚人。在 Fab 中,空氣中的塵埃顆粒數(shù)量被嚴格控制,工作人員進入車間必須穿著特制的無塵服,以防止人體產生的微小顆粒污染生產環(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試優(yōu)化,他們不斷研究和改進工藝配方,確保每一個生產步驟都能達到最佳效果;
EE 設備工程師則如同設備的 “專屬醫(yī)生”,負責調試和維護設備,保障設備穩(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,主要內容是利用成品的測試卡,和市場上通用的測試機臺,利用自己寫的腳本程序,按照測試手冊對產品進行一系列的測試。
TD 技術研發(fā)工程師負責新平臺setup;
YE 良率工程師致力于提升產品合格率,通過數(shù)據(jù)分析和工藝改進,減少產品缺陷;
MMT(Metrology management team ) 量測工程師,主要工作是負責產線上需要測量膜厚及尺寸線寬量測,以及量測機臺功能的擴展,膜厚以及關鍵尺寸量測模型的建立;
MFG(Manufacturing)生產制造部,生產制造部是Fab里人最多的部門,因為其包含了生產一線工人,制造部的壓力很大,時時刻刻都與生產時效,生產狀態(tài)相關。
RE 可靠性工程師確保產品的穩(wěn)定性和可靠性,使芯片能在各種復雜環(huán)境下正常工作;
PDE 產品工程師是yield良率的負責人,為產品的良率進行把關。PDE 也要看好自己產品良率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底層的 MOS 等器件,為芯片性能提升奠定基礎。
FA 失效分析工程師,如果把Fab當作一家醫(yī)院或者警局,F(xiàn)A 就是法醫(yī)和化驗分析的角色。
QE 質量工程師對產品質量進行全面評估;
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?生產控制工程師(Product Control engineer), 負責生產管理(Production Management),計劃、組織、協(xié)調、控制生產活動的綜合管理活動;
然而,運營 Fab 并非易事。Fab 設備投資巨大,一條先進的芯片生產線建設往往需要數(shù)十億甚至上百億美元;運營過程對技術和管理能力要求極高;產能擴張周期漫長,難以快速響應市場需求;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)營面臨著較高風險。但也正因為其高門檻和復雜性,優(yōu)質的 Fab 在芯片產業(yè)鏈中占據(jù)著強勢地位,一旦成功運營,便能獲得可觀的盈利。
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