



芯片的制造工序多达数百道,其中很多工序还会反复进行。本书作为一本科普书,自然无法将其一一道来。下面说点儿大家可能会感兴趣的话题。
制造芯片的车间为什么会那么昂贵?这是因为芯片制造对环境的要求极为苛刻。下图是光刻机车间。
»光刻机车间
大家可能知道,现代手术室对室内的湿度、温度,以及空气纯净度有着相当高的要求。
一位医生朋友曾给我讲过一个故事。手术前护士需要将消好毒的器具摆放在手术器械托盘中。越是复杂的手术,需要的器具越多。有一次两位护士好不容易将一台心脏手术所需的器具摆放完毕,结果在撤离手术室的时候,一位护士的手术衣衣角不小心从手术器械盘上擦了过去。这被主治医生看到,马上要求她们撤掉已经摆好的器具并消毒,然后重新摆放一套。
也许你觉得手术室对环境的要求已经很高了,但这跟芯片制造车间相比,则显得不值一提。因为芯片制造车间所要求的空气纯净度,是最高标准手术室的十万倍。
对于一个高端芯片的制造车间,投资动辄可达到数亿元,甚至超十亿元的规模。这也是为什么世界上只有极少数国家才有实力建立半导体产业的原因之一。
同时,看似高端的芯片制造也离不开一种非常常见的资源,那就是水。芯片制造的多个环节都需要超纯净水。这种水之所以被称为超纯净水,是因为它除了含氧原子和氢原子,几乎不含任何杂质。
这种超纯净水的制取也很复杂,包括使用蒸馏、去离子化、反渗透等超临界精细技术。1升饮用级别的自来水,大约只能提取0.6升的超纯净水。如果是从自然界中提取,则需要更大的水量。
所以芯片厂商在选址的时候,有一个很重要的考虑因素,那就是厂址附近是否存在大量的水源。
2023年,台积电在美国亚利桑那州新建芯片厂,仅这个工厂一年的用水量就相当于当地16万户家庭的用水量。可见芯片制造是只“水老虎”。台积电选在当地,也是因为科罗拉多河正好流经于此。下图是台积电在建的美国工厂。
»台积电在建的美国工厂
但这个工厂建成不久后就遇到了尴尬事儿。在它开始建设后没多久,英特尔也相中了这个地方,也在附近新建了工厂。
让两家企业没想到的是,2023年科罗拉多河遇上了枯水期,搞得当地居民也开始用水紧张。当地不少民间组织向台积电发起了“用水权”的诉讼,这让台积电很是狼狈。
生活中,再高级的厨师也离不开盐、味精、糖等普通调味品。对于制造业来说也是如此。如果没有好的资源和基础设施,再高端的制造企业也会出现问题。
说到这里大家应该能理解,为什么说我们领先全球的基础设施建设能成为支撑我们制造业发展的基石。