GlobalFoundries：半导体代工厂之旅

GlobalFoundries：把纽约变成下一个硅谷

在整个地球上，没有几个地方能生产最先进的高性能半导体芯片。因为这不仅仅需要庞大的资金作为后盾，而且还需要更多的技术沉淀和积累。在这篇文章中，小编我将带领大家去位于纽约北部的GlobalFoundries新工厂设施，领略半导体巨人的风范。

虽然这家新工厂距离大规模量产电脑与手机芯片还为时尚早，但是它仍然给小编我留下了深刻的音箱。无论是整个厂区的规模还是内部的各种先进的生产设施和技术，它都是世界领先技术的先驱。



对于生产世界上最为顶尖的半导体芯片，一般来说有两种类型的工作模式。第一类的典型例子是Intel和一些内存芯片制造商。他们会自己设计自己制造芯片，同时拥有着自己的各种专利技术。最为典型的标志是他们拥有自己的半导体芯片制造“工厂”。不过纵览目前全球的半导体行业，其绝大多数都是无工厂无生产线的半导体芯片设计公司。比如高通和NVIDIA就是最为典型的例子。他们将芯片设计出来之后，会交由“代工厂”进行生产。全球领先的代工厂有很多，例如台积电、联电，他们都设在台湾。而中国大陆地区则拥有中芯国际，新加坡也有一家非常有名，叫做特许半导体。而三星和IBM公司具有较大规模的公司，他们有着自己的半导体芯片生产铸造部门。


坐落在纽约北部

说了这么多半导体代工厂的业界格局，终于迎来了我们今天的主角GlobalFoundries。它是一个全新的“代工厂”公司。它结合了曾经的半导体芯片制造巨头AMD和新加坡的特许半导体两个巨人的实力。而幕后推手则是阿联酋的阿布扎比投资机构。因此GlobalFoundries也可以看做是阿联酋的一部分。GlobalFoundries在半导体业界有着独一无二的特质，其规模的庞大是你难以想象的。它在世界上很多不同的地方都设有工厂。这包括了新加坡的6个工厂，曾经归属于特许半导体。另一个大一些的设在德国的德累斯顿，它曾经是AMD的两个工厂。最后一个是Luther Forest科技园区，它位于纽约的萨拉托加县，距离奥尔巴尼以北半个小时的车程。



这座设立在纽约的新晶圆厂被称作Fab 8，它是一座巨大的工厂。目前这个项目正在紧锣密鼓的建设中。这个项目正处在一期建设阶段，占地面积130万平方英尺，总耗资46亿美元，当然这也包含了厂房内的各种生产设备。而这个项目也是目前美国最大的建设项目，其建设成本将耗资8.8亿美元。而其他成本则用在购置高端生产设备和人工维护方面。

半导体代工厂的特色

为了了解更多有关纽约新工厂的讯息，我们特意找到了兴建工厂的承包商，美国M+W公司，请他们的CEO里克惠特尼来谈谈兴建工厂的趣闻。里克解释说：GlobalFoundries是一个巨大的工厂，距离美国的萨拉托加湖有170英尺，是个依山傍水的好地方。但他也解释说，这与德国的德里斯顿工厂有着显著的不同。德国的那个工厂是AMD专门针对生产处理器兴建的。对于半导体产品的生产来说，产出的类型相当单一。而新的 GlobalFoundries是一家世界级的半导体代工厂，它更强调灵活性与适应性，同时成本效益是工厂设计之初的重点考量因素。一些典型的区域都会被精简，例如办公场所，德国的德里斯顿就要奢华的多。与德里斯顿最大的差别在于，它是一个2层建筑，而不是三层楼设计。因为这样会更有助于空气的流通。



无尘室与办公区

在无尘室内每个小时需要完全交换6次空气。而大部分空气需要通过HEPA过滤器的过滤之后加以重新使用。除了用于芯片制造的无尘室之外主要设施还包括材料处理区和办公区。另外还会在? 121a こ?谛私ㄒ恍┦涤玫纳枋??缯?鼋ㄖ?墓┑缟璞傅鹊取?

当工厂建成后，它最初每月能生产35000块300毫米晶圆。而每个晶圆能生产出数百或数千块芯片，这要取决于芯片核心面积的大小。而二期工程则会进一步扩大工厂的面积，这将会使GlobalFoundries的产能增加到每月60000片晶圆。但这最后尚未得到确定。因为事实上 GlobalFoundries分布在全球的其他工厂也具备很多产能提升的空间。GlobalFoundries希望未来再兴建2个生产模块，每个月能制造18万骗晶圆，但是这是一个漫长的路要走。相比之下德累斯顿工厂的产能还在不断扩大，未来每个月能生产6万片晶圆。



迈入16nm制程

按照最初的设计，第一条生产线将在2011年夏季晚装完毕，而在2011年第四季度就会生产出第一颗芯片。但这一切要用时间去验证了。最终可能会在2013年的第一季两产出第一批芯片。Fab 8最初的生产设施为低功耗和28nm 高K金属门电路
而GlobalFoundries将在德累斯顿的设施将会进行首次“风险量产”的时间表定在了今年下半年。当GlobalFoundries积累了足够多的生产经验后，在纽约的Fab 8则会在启动28nm后的短期内就继续迈入22nm制程。

德累斯顿作为AMD处理器的主要生产地，目前的工艺可以达到32nm的SOI制程，而未来在28nm和22nm制程时，将使用193nm的浸没式传感器，以及未来的多层浸没技术的“双图案”技术。

在不久的未来，新的半导体制造节电为16个nm。业界目前正在为关键层蚀刻寻找更强的EUV超紫外线技术。GlobalFoundries是IBM技术联盟或称晶圆厂俱乐部的成员之一，由此新一代更精细的制程研究也有IBM参与。



为啥选在纽约北部？

当小编我参观了GlobalFoundries的这些设施之后，不禁心中萌生一个念头，为啥阿联酋要将新的Fab 8健在纽约的北部？显然地理位置是非常重要的一个问题。根据阿莫尔解释说，新的位置非常接近奥尔巴尼纳米技术和和伦斯勒理工学院。这些院校是进行尖端技术研究地方。而距离IBM的研究设施也不太远。此外这个位置提供了足够多的水源和稳定的电源支持，在它附近大约有4个电厂供电。[!--empirenews.page--]

当然建设在Luther Forest科技园区还有一个好处就是优厚的房屋税优惠。美国纽约州正在试图建立一个高科技产业集群环境。这有点像是打造另一个硅谷、另一个中关村、另一个以色列高科技园区。政府提供了非常优惠的政策，让AMD从一个生产制造一体的工厂型半导体公司，进化成一个纯半导体设计公司。而一个全新的巨大半导体代工厂GlobalFoundries也从AMD公司中剥离开来。政府还提供了诸如道路、水路、电路等基础设施的修缮工作。最让美国政府欣慰的是，他们把从阿联酋购买石油所花的美元，又统统套回来了。


政府支持力度很大

整个园区每天3至9百万加仑的谁，60至180兆瓦的电力供应。园区内建成了一个全新的水利系统和电网系统，可以处理400兆瓦的用电需求。而整个Fab 2所在园区内的基础设置建设，政府狠砸了2亿多美元。

GlobalFoundries就像是一个财大气粗的豪宅主。整个园区有222名技术工人，战地1400英亩。工厂还设有2个以上的大型设施和小型计算机中心。这些设施可以为采购的设备公司和材料公司使用。各种招标会、竞标会，采购大会络绎不绝。



一块反映了美国百年历史的土地

而60%的土地将会被保留作为“绿色空间”，例如园区内有一个足球场和露天剧场，可供园区内的员工使用。而隔壁的GlobalFoundries设施中，将修建一个哈德逊谷社区学院，它是一座高科技智能设施。并且计划还要修建一个模拟工厂，用来培训相关技术人员，以便他们能胜任所需的岗位。

在许多方面，Fab 8所坐落的这片土地反映了美国百年以来的变化。原本它是一个养猪场，随后变成了5000英亩的森林采伐长。二战之后，它成为了一个军事机构，由于它空间广阔被用来测试火箭燃料。现在你仍然可以从GlobalFoundries的很多设施中看到当年的军工掠影。而纽约北部这片土地未来还在发生着巨变，它将成为一个新的硅谷，预计未来有8000至10000个世界上最顶尖的半导体相关工程师在这里工作。