埃隆・马斯克本周公开表示,当下芯片制造业的洁净室建造思路存在根本性误区。这位特斯拉与太空探索技术公司(SpaceX)的掌门人放言,一旦特斯拉建成可量产 2 纳米芯片的晶圆厂,他就要走进厂房,一边吃芝士汉堡,一边抽雪茄。

我认为,现代晶圆厂洁净室设计理念从根上就错了。” 马斯克在接受《Moonshots》杂志采访时称,“我敢打个赌,特斯拉迟早会拥有一座 2 纳米制程的晶圆厂,到时候我就能在厂区里啃芝士汉堡、抽雪茄了。

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当被问及他是否已在脑中勾勒出特斯拉晶圆厂的蓝图,以及是否找到办法避免芝士汉堡的油渍污染硅晶圆时,马斯克回应称,晶圆应全程处于密闭隔离状态。“要让晶圆始终保持隔绝污染的状态。” 他如是解释。

现代晶圆厂是规模庞大的一体化制造基地,核心区域包括:用于晶圆加工的超净生产洁净室;安置真空泵、气体输送及废气排放系统的底层辅助区;专供设备维护与公用设施布设的工具服务廊道;集中式的化学品供给与废弃物处理设施;以及承担行政管理、工程研发与生产监控职能的办公和中控区域。

而洁净室本身,堪称是“厂中之厂”—— 它与晶圆厂的其他功能区域完全隔离。洁净室的洁净度遵循ISO 等级标准,该标准依据不同粒径的尘埃颗粒,对单位体积空气内的颗粒数量做出严格限定。例如,ISO 1 级洁净室要求每立方米空气中,粒径≥0.1 微米的颗粒数量不得超过 10 个,更大粒径的颗粒不得超过 2 个;ISO 2 级洁净室的限值则为每立方米≤100 个(≥0.1 微米颗粒)和≤38 个(大粒径颗粒)。像极紫外光刻(EUV)、深紫外光刻(DUV)曝光,以及先进栅极结构制备这类核心制程,均需在 ISO 1 级或 2 级的超净环境下进行。相比之下,ISO 3 级洁净室允许每立方米空气中存在不超过 1000 个≥0.1 微米的颗粒,其洁净度虽仍远超晶圆厂的常规区域,但通常仅用于洁净度要求较低的制程环节。

显然,在 ISO 1-3 级的洁净环境中,吸烟或进食汉堡是被明令禁止的,这类行为会产生数亿乃至数十亿的颗粒物污染。事实上,人类的一次呼吸就会释放出数百万个携带有水汽的微粒,更遑论还可能引入细菌、病毒等有机污染物。因此,即便晶圆与生产设备的隔离防护做到万无一失,人体呼吸产生的污染物(更不用说烟雾和食物残渣颗粒)仍会破坏车间环境,进而影响超高精度的极紫外光刻镜组,甚至干扰整个晶圆厂的化学制程稳定性。

出于污染控制与安全生产的要求,晶圆厂的其他区域同样禁止饮食和吸烟。理论上,马斯克完全可以在办公区享用汉堡、吞云吐雾—— 即便现在也能做到。只不过,如今大多数办公楼本身就已全面禁烟。

这并非马斯克首次炮轰晶圆制造行业。尽管他曾对特斯拉的合作伙伴台积电(TSMC)与三星晶圆厂赞誉有加,但近几个月来,他却频频指责该行业工厂建设进度迟缓、产能储备不足,称这些问题正拖累其人工智能公司 xAI 的研发进程。马斯克此前也曾透露,特斯拉或许会考虑自建半导体生产基地,但鉴于这项工程的技术复杂度极高,此事落地的可能性其实微乎其微。此外,从他此番言论来看,其对现代先进制程半导体晶圆厂的运作模式,似乎并不具备专业层面的认知。

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