台積電廠房裡面有什麼?晶片良率的關鍵,就在外牆內側的「關鍵空間」

2024-05-27 09:40

? 人氣

一家不過擁有幾處設施,而且這些設施大體上不出單一國家國境的公司,怎能在這短短幾年之間花費如此鉅款? 答案就在你面前這處南台灣暑氣逼人的田野中:十八號晶圓代工廠非常、非常昂貴。事實上,十八號廠不是一棟建築,而是六個相互連結的建築單位組合,其中幾個單位在寫這本書的時候還在施工中。這座代工廠總工程成本為170億美元,比英法海底隧道的施工成本(經過通膨調整)還稍多一些。不出幾年,可能出現另一家成本超越十八號廠的工廠,多半也是半導體廠,很可能還是台積電的。這是摩爾定律(Moore’s law)的邏輯:每兩年,電晶體必然變得更小,而製作它們的工廠則會更加昂貴。

[啟動LINE推播] 每日重大新聞通知

十八號晶圓廠的這些建築單位本身,每個都有多層停車場般大小,但如果把它們的銀色外牆剝開,你會發現外牆內側的大部分空間並不用來工作、辦公或停車,而是用來安置龐大的過濾與空調系統,為的就是確保建築最關鍵部位的無比極度潔淨。十八號廠的辦公建築每小時大約進行5到6次通風與過濾;最關鍵部位的一級無塵室,每小時換六百次空氣。如果你將十八號廠所有不同單位的無塵室加在一起,這總面積約有25個足球場大的空間,是地表最乾淨的地方之一—撇開那些準備澆在晶圓上的毒溶劑不提的話。這帶著我們來到無塵室的下方、完全不同樓層的「sub-fab」,各式各樣用來洗滌、處理晶圓的化學藥劑就在這裡不斷攪拌、搖晃,送入守在上層的機器。沒有化學藥劑的半導體廠基本上一點用處也沒有:沒有化學藥劑,也不可能有電晶體。

sub-fab下方是全球最精密的一套減震裝置,也就是說,整個建築與大地幾乎完全隔絕,有鑒於台灣位於地表地震頻繁帶,這樣的裝置自有其必要。哪怕是再細微的響動都會干擾廠內機器的運作,所以晶圓製作廠一般不會過於接近機場或公路。

廠房裡擺著一排排機器,它們無疑是廠房裡最昂貴的東西。這些大多是白色、各自獨立的單位,體積跟小型巴士差不多,其中有些負責將化學藥劑塗在晶圓上—稱之為摻雜(doping)—有些負責沉澱奈米層材料,還有些用雷射在矽晶上蝕刻電路。1950年代,半導體裝配廠裡總有一排排女性員工,危坐桌邊,用鑷子操弄電晶體線路。在今天的晶圓廠裡,你或許可以見到一、兩位從頭到腳罩在白袍內、以免將灰塵帶進無塵室的人,在這裡,幾乎所有其他一切工作都由機器人代勞。這些廠房的自動化已經到了幾乎可以完全不用人力操作的地步,因此又稱「關燈」(lights-out)工廠。那是一種超現實、多少有些反烏托邦的景象:一個沒有人的世界。但從矽晶圓的角度看來,人類的指甲藏汙納垢、皮膚屑隨處脫落、呼吸也渾濁不堪,說白了根本就在到處散播雜質。在這樣的工廠,只要有一粒不當流入的原子闖進來,價值千百萬美元的電晶體瞬間報廢。如果一切按照計畫進行,直到表面封妥、準備發送,我們的矽晶圓不會接觸到任何一隻人類的手。

作者介紹:埃德・康威

作家與廣播人。他是「天空新聞」(Sky News)的經濟與數據編輯,是《泰晤士報》(The Times)與《星期泰晤士報》(Sunday Times)專欄作者。康威寫過兩本廣受好評的暢銷書,曾憑藉新聞專業贏過無數獎項。他現住倫敦。


本文經授權轉載自天下文化《供應鏈戰爭:砂、鹽、鐵、銅、鋰、石油的戰略價值》

責任編輯/郭家宏

關鍵字:
風傳媒歡迎各界分享發聲,來稿請寄至 opinion@storm.mg

本週最多人贊助文章