埃隆?馬斯克本周公開表示,當下芯片制造業的潔凈室建造思路存在根本性誤區。這位特斯拉與太空探索技術公司(SpaceX)的掌門人放言,一旦特斯拉建成可量產 2 納米芯片的晶圓廠,他就要走進廠房,一邊吃芝士漢堡,一邊抽雪茄。
“我認為,現代晶圓廠的潔凈室設計理念從根上就錯了。” 馬斯克在接受《Moonshots》雜志采訪時稱,“我敢打個賭,特斯拉遲早會擁有一座 2 納米制程的晶圓廠,到時候我就能在廠區里啃芝士漢堡、抽雪茄了。”
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當被問及他是否已在腦中勾勒出特斯拉晶圓廠的藍圖,以及是否找到辦法避免芝士漢堡的油漬污染硅晶圓時,馬斯克回應稱,晶圓應全程處于密閉隔離狀態。“要讓晶圓始終保持隔絕污染的狀態。” 他如是解釋。
現代晶圓廠是規模龐大的一體化制造基地,核心區域包括:用于晶圓加工的超凈生產潔凈室;安置真空泵、氣體輸送及廢氣排放系統的底層輔助區;專供設備維護與公用設施布設的工具服務廊道;集中式的化學品供給與廢棄物處理設施;以及承擔行政管理、工程研發與生產監控職能的辦公和中控區域。
而潔凈室本身,堪稱是“廠中之廠”—— 它與晶圓廠的其他功能區域完全隔離。潔凈室的潔凈度遵循ISO 等級標準,該標準依據不同粒徑的塵埃顆粒,對單位體積空氣內的顆粒數量做出嚴格限定。例如,ISO 1 級潔凈室要求每立方米空氣中,粒徑≥0.1 微米的顆粒數量不得超過 10 個,更大粒徑的顆粒不得超過 2 個;ISO 2 級潔凈室的限值則為每立方米≤100 個(≥0.1 微米顆粒)和≤38 個(大粒徑顆粒)。像極紫外光刻(EUV)、深紫外光刻(DUV)曝光,以及先進柵極結構制備這類核心制程,均需在 ISO 1 級或 2 級的超凈環境下進行。相比之下,ISO 3 級潔凈室允許每立方米空氣中存在不超過 1000 個≥0.1 微米的顆粒,其潔凈度雖仍遠超晶圓廠的常規區域,但通常僅用于潔凈度要求較低的制程環節。
顯然,在 ISO 1-3 級的潔凈環境中,吸煙或進食漢堡是被明令禁止的,這類行為會產生數億乃至數十億的顆粒物污染。事實上,人類的一次呼吸就會釋放出數百萬個攜帶有水汽的微粒,更遑論還可能引入細菌、病毒等有機污染物。因此,即便晶圓與生產設備的隔離防護做到萬無一失,人體呼吸產生的污染物(更不用說煙霧和食物殘渣顆粒)仍會破壞車間環境,進而影響超高精度的極紫外光刻鏡組,甚至干擾整個晶圓廠的化學制程穩定性。
出于污染控制與安全生產的要求,晶圓廠的其他區域同樣禁止飲食和吸煙。理論上,馬斯克完全可以在辦公區享用漢堡、吞云吐霧—— 即便現在也能做到。只不過,如今大多數辦公樓本身就已全面禁煙。
這并非馬斯克首次炮轟晶圓制造行業。盡管他曾對特斯拉的合作伙伴臺積電(TSMC)與三星晶圓廠贊譽有加,但近幾個月來,他卻頻頻指責該行業工廠建設進度遲緩、產能儲備不足,稱這些問題正拖累其人工智能公司 xAI 的研發進程。馬斯克此前也曾透露,特斯拉或許會考慮自建半導體生產基地,但鑒于這項工程的技術復雜度極高,此事落地的可能性其實微乎其微。此外,從他此番言論來看,其對現代先進制程半導體晶圓廠的運作模式,似乎并不具備專業層面的認知。
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