馬斯克又口出狂言：要建一座可以吃漢堡、抽煙的2nm芯片制造廠

文 |凱旋而歸

編輯 | 凱旋而歸

哈嘍，大家好，小凱哥這篇文章分析眾所周知，晶圓廠要保證良率，必須要設(shè)立潔凈室，工作人員必須穿防護(hù)服才能入內(nèi)，以免造成污染，但馬斯克偏偏反其道而行之， 他認(rèn)為現(xiàn)代晶圓廠的潔凈室根本不需要，并宣布將建造一座2nm萬(wàn)億級(jí)晶圓廠，甚至要在里面吃漢堡、抽雪茄，難道，這又是所謂的“第一性原理”？

潔凈紅線：芯片制造繞不開的門檻

走進(jìn)芯片工廠，最先注意到的就是所有人都裹得嚴(yán)嚴(yán)實(shí)實(shí)，從頭到腳不留一點(diǎn)縫隙，不是為了故作神秘，核心就一個(gè)目的，守住極致干凈的環(huán)境，不讓任何雜質(zhì)影響芯片生產(chǎn)。

肉眼看不見的微小灰塵，落在納米級(jí)的芯片上，破壞力堪比一座大山壓在密密麻麻的晶體管上，這些晶體管細(xì)到只有幾納米，一點(diǎn)灰塵就能讓它們徹底失效，整片芯片直接報(bào)廢。

芯片制造對(duì)干凈程度的要求，已經(jīng)精細(xì)到了常人難以想象的地步，不是簡(jiǎn)單掃干凈地面就行，連空氣里的微粒都要嚴(yán)格控制，每立方米空氣中的微小顆粒數(shù)量，得控制在個(gè)位數(shù)級(jí)別。

工作人員穿的無(wú)塵服可不是普通衣物，材質(zhì)特殊且完全密封，再配上專用手套、口罩，進(jìn)入車間前還得經(jīng)過(guò)風(fēng)淋設(shè)備，強(qiáng)勁氣流會(huì)把身上附著的灰塵、皮屑全吹掉，才算達(dá)標(biāo)。

人體本身就是最大的污染源，每小時(shí)會(huì)產(chǎn)生50毫克皮屑，每天還會(huì)掉60根頭發(fā)，哪怕是一次輕輕的呼吸、一個(gè)沒(méi)忍住的噴嚏，都可能給生產(chǎn)線帶來(lái)污染，讓芯片合格數(shù)量大幅下降。

整個(gè)廠房都是專門設(shè)計(jì)的無(wú)塵空間，天花板上裝滿了通風(fēng)過(guò)濾設(shè)備，一直往下吹潔凈空氣，地面是帶孔洞的板材，氣流穿過(guò)孔洞回到下層重新過(guò)濾，24小時(shí)不停循環(huán)，把雜質(zhì)全帶走。

這種嚴(yán)苛的環(huán)境讓車間里的工作特別不便，吃零食、抽煙想都不用想，就算是上廁所，也得脫下無(wú)塵服、經(jīng)過(guò)一系列消毒流程，來(lái)回折騰半天，體驗(yàn)感特別差。

不光體驗(yàn)不好，建設(shè)和維護(hù)成本也高得驚人，一座能生產(chǎn)先進(jìn)芯片的無(wú)塵車間，單建設(shè)費(fèi)用就得上百億，后續(xù)電費(fèi)、設(shè)備維護(hù)費(fèi)更是常年居高不下，這些成本最終都會(huì)攤到芯片價(jià)格里。

顛覆思路：馬斯克的“無(wú)束縛”工廠構(gòu)想

馬斯克就對(duì)這種傳統(tǒng)芯片廠設(shè)計(jì)很不認(rèn)同，公開吐槽這套模式根本沒(méi)必要，在他看來(lái)，沒(méi)必要花大代價(jià)凈化整個(gè)工廠，只要守住芯片本身不被污染就行。

他的想法很直接，芯片最關(guān)鍵的部分是晶圓，只要讓晶圓全程處于隔離狀態(tài)，就能避開污染問(wèn)題，比如運(yùn)輸晶圓時(shí)，把它放進(jìn)裝滿氮?dú)獾拿芊夂凶永铮獨(dú)饽芨艚^空氣里的雜質(zhì)。

基于這個(gè)思路，馬斯克計(jì)劃建一座2納米芯片工廠，里面的員工不用穿笨重的無(wú)塵服，日常工作時(shí)想吃點(diǎn)東西、抽根煙都能滿足，想法聽起來(lái)特別美好，能解決傳統(tǒng)工廠的諸多痛點(diǎn)。

但這個(gè)構(gòu)想落地難度極大，芯片制造和特斯拉擅長(zhǎng)的造車完全是兩碼事，造車對(duì)環(huán)境要求沒(méi)那么苛刻，可芯片制造的每一個(gè)環(huán)節(jié)都容不得半點(diǎn)差錯(cuò)，細(xì)微污染都可能引發(fā)連鎖問(wèn)題。

從馬斯克灣區(qū)的造車工廠，能看出他對(duì)自動(dòng)化生產(chǎn)的偏好，廠區(qū)里沒(méi)有雜亂的人工動(dòng)線，訪客只能坐觀光小火車參觀，兩旁的巨型機(jī)械臂靈活運(yùn)轉(zhuǎn)，能輕松抓起整輛車身。

這些機(jī)械臂自動(dòng)化程度很高，大部分基礎(chǔ)工序都能獨(dú)立完成，但一些精細(xì)活還是離不開人工，比如車內(nèi)的線路對(duì)接、電子模塊安裝，需要精準(zhǔn)把控力度和位置，機(jī)器暫時(shí)替代不了。

工廠里到處都貼著提醒質(zhì)量安全的標(biāo)語(yǔ)，時(shí)刻強(qiáng)調(diào)生產(chǎn)規(guī)范，之前宣傳片里提到的進(jìn)廠干活的機(jī)器人，現(xiàn)場(chǎng)并沒(méi)有見到，大概率是在輪班休息或者充電，暫時(shí)沒(méi)投入使用。

不過(guò)這些機(jī)器人的優(yōu)勢(shì)很明顯，它們不會(huì)像人類一樣產(chǎn)生皮屑、掉頭發(fā)，也不會(huì)生病感冒，污染生產(chǎn)線的風(fēng)險(xiǎn)幾乎可以忽略不計(jì)，這也是馬斯克想在芯片廠推行類似模式的底氣之一。

智能替代：制造業(yè)的必然進(jìn)化之路

機(jī)器人在先進(jìn)制造領(lǐng)域的優(yōu)勢(shì)，遠(yuǎn)不止控制污染這一點(diǎn)，對(duì)芯片廠這種高要求場(chǎng)景來(lái)說(shuō)，機(jī)器人的精準(zhǔn)度和穩(wěn)定性，也是人類工人難以比擬的。

人類干活時(shí)難免會(huì)受情緒、疲勞度影響，哪怕是經(jīng)驗(yàn)豐富的工人，長(zhǎng)時(shí)間重復(fù)同一個(gè)動(dòng)作，也可能出現(xiàn)細(xì)微偏差，但機(jī)器人只要設(shè)定好程序，就能一直保持統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，不會(huì)出現(xiàn)失誤。

現(xiàn)在已經(jīng)有不少半導(dǎo)體工廠開始引入機(jī)器人作業(yè)，比如芯片上料、搬運(yùn)等環(huán)節(jié)，都交給機(jī)器人完成，不僅能減少污染風(fēng)險(xiǎn)，還能大幅提升工作效率，減少人工成本投入。

這些工業(yè)機(jī)器人搭載了高精度識(shí)別系統(tǒng)，能捕捉到微米級(jí)的細(xì)節(jié)，定位誤差可以控制在極小范圍，不管是抓取晶圓，還是完成芯片組裝，都能做到精準(zhǔn)無(wú)誤。

而且機(jī)器人可以24小時(shí)不間斷工作，只要定期充電、維護(hù)，就能持續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)，單臺(tái)機(jī)器人一天的工作量，差不多是三名人類工人的總和，能大幅提升生產(chǎn)線的產(chǎn)能。

硬核科技本身比較枯燥，很多人不愿意深入了解，但總有人在想辦法把它變得有趣，比如用光刻機(jī)把《行路難》《紅樓夢(mèng)》八十萬(wàn)字刻在芯片上，用特殊設(shè)備捕捉3納米晶體管的模樣。

還有人用90吉赫茲的示波器，記錄下0.1納秒的瞬間變化，這些看似新奇的操作，本質(zhì)上是用大眾更容易接受的方式，拆解硬核科技，讓更多人看懂科技前沿的魅力。

從傳統(tǒng)無(wú)塵車間到馬斯克的顛覆構(gòu)想，再到機(jī)器人逐步替代人工，芯片制造行業(yè)的每一次探索，都是在尋找更高效、更合理的生產(chǎn)模式，打破固有的技術(shù)邊界。

機(jī)器替代人工不是否定人類的價(jià)值，而是讓人類從重復(fù)、枯燥、高風(fēng)險(xiǎn)的工作中解放出來(lái)，去從事更具創(chuàng)造力的研發(fā)、設(shè)計(jì)工作，這是制造業(yè)升級(jí)的必然，也是科技進(jìn)步的意義所在。

未來(lái)的芯片工廠，或許不會(huì)完全照搬馬斯克的構(gòu)想，也不會(huì)一直依賴傳統(tǒng)無(wú)塵模式，隨著機(jī)器人技術(shù)、密封技術(shù)的不斷成熟，一定會(huì)找到兼顧潔凈、效率與體驗(yàn)的全新方案，推動(dòng)智能制造邁上新臺(tái)階。