據(jù)國(guó)外媒體報(bào)道，如果你希望寫一封電子郵件，給網(wǎng)頁數(shù)據(jù)庫建索引，以每秒60幀的頻率呈現(xiàn)爆炸畫面，你必須首先制造一臺(tái)電腦。而要制造電腦，你首先得設(shè)計(jì)和制造微型處理器，快速處理完成上述每個(gè)數(shù)字動(dòng)作的數(shù)百萬個(gè)不同的計(jì)算步驟，進(jìn)而采取運(yùn)算速度達(dá)每秒30億次左右的新步驟。
要做到這一點(diǎn)，你可能需要美國(guó)應(yīng)用材料公司(Applied Material)生產(chǎn)的芯片制造工具。美國(guó)應(yīng)用材料公司是世界上向半導(dǎo)體行業(yè)出售這種設(shè)備的主要廠商之一。應(yīng)用材料公司的機(jī)器設(shè)備會(huì)令硅晶片(如英特爾硅晶片)遭受超強(qiáng)真空處理、“化學(xué)浴”浸泡、高能等離子體加工、紫外光照射等一系列步驟，同時(shí)還要使硅晶片經(jīng)過數(shù)百個(gè)制造階段，從而將它們變成CPU、存儲(chǔ)器片、圖形處理器等。
由于上述步驟不利于人體健康，所以，部分操作步驟必須在密封的真空室內(nèi)進(jìn)行，需要機(jī)械臂將硅晶片從一個(gè)處理站移到另一個(gè)處理站。而機(jī)器本身放置在無塵室內(nèi)。無塵室的純凈氣體和身穿防護(hù)服的技術(shù)人員可以降低空氣受污染的幾率：頭發(fā)上掉下的一個(gè)塵粒便能毀壞售價(jià)500美元的CPU，所以，公司渴望將發(fā)生這種事件的幾率降至最低。
《連線》雜志記者日前造訪了美國(guó)應(yīng)用材料公司的梅坦技術(shù)中心(Maydan Technology Center)。梅坦技術(shù)中心是位于加州圣克拉拉市的技術(shù)一流的無塵室，應(yīng)用材料公司在那里開發(fā)和測(cè)試設(shè)備。整個(gè)技術(shù)中心的超凈工作區(qū)占地面積3.9萬平方英尺，相當(dāng)于81個(gè)橄欖球場(chǎng)，分成三個(gè)大型“舞廳”，每個(gè)都堆滿了應(yīng)用材料公司價(jià)值數(shù)百萬美元的設(shè)備以及軟管、零部件、腐蝕性化學(xué)物箱子、工具箱和一堆堆的硅晶片。
1.應(yīng)用材料公司無塵室
應(yīng)用材料公司無塵室
在進(jìn)入梅坦技術(shù)中心以前，你必須穿上防護(hù)服，戴上面具、護(hù)目鏡、兩幅手套以及將鞋完全套住的塑料袋。記者甚至不能將筆記本帶入內(nèi)：相反，應(yīng)用材料公司給了他們幾個(gè)用收縮膜包裝的、在無塵室經(jīng)過特殊消毒處理的筆記本和鋼筆使用。
這里不是生產(chǎn)車間，相反，這個(gè)無塵室只是模擬了晶圓廠的環(huán)境，應(yīng)用材料公司的設(shè)備將在這種環(huán)境下使用，以便公司及其客戶可以測(cè)試新技術(shù)和新工藝，然后真正將它們推向生產(chǎn)線。所以，此次采訪讓《連線》記者對(duì)尖端半導(dǎo)體制造行業(yè)的生產(chǎn)規(guī)程有了難得的了解。
2.玻璃光掩膜
玻璃光掩膜
芯片制造的核心技術(shù)是平版印刷(光刻)，這種技術(shù)就像是絲網(wǎng)印刷，只不過不是通過絲制模板將墨滾壓至棉T恤上，而是通過玻璃光掩膜，使紫外光照射表面涂有光刻膠(一種有機(jī)化合物)的硅襯底上。在紫外光照射穿透的地方，光刻膠的化學(xué)特性會(huì)被削弱，使硅晶片表面留下圖案。接著，硅晶片會(huì)被送入一個(gè)“化學(xué)浴室”，在暴露在外的硅襯底上蝕刻溝槽，同時(shí)光刻膠覆蓋的區(qū)域不會(huì)受到任何影響。在去除了光刻膠以后，其他設(shè)備會(huì)用各種材料填補(bǔ)溝槽，比如用于制造處理器零部件的銅或鋁。此圖顯示的就是光掩膜，上面印有將打印到硅晶片上的圖案。