Ювелиры из литейного цеха

 


Корпорация Intel активно осваивает новейшую 45-нанометровую производственную технологию – заводы Fab 32 в Аризоне и Fab 28 в Израиле станут самыми совершенными производственными мощностями в мире по выпуску полупроводниковой продукции.

Возможно, заводы Intel по изготовлению полупроводниковых компонентов и не производят такого ошеломляющего впечатления, как пирамиды в Гизе или собор Нотр-Дам, однако их в не меньшей степени можно отнести к одним из наиболее величественных сооружений нашего времени. Тем более, что при строительстве и эксплуатации этих заводов используются самые сложные и совершенные технологии, являющиеся квинтэссенцией технического лидерства корпорации Intel.
Фабрики по производству полупроводниковых компонентов наравне с атомными электростанциями и металлургическими комбинатами являются одними из самых сложных и дорогостоящих производственных объектов, когда-либо освоенных человеком. Лишь единицы из современных разработчиков чипов могут «потянуть» требуемые вложения самостоятельно – около 3 млрд долл. в рассчете на одну фабрику. Подобных производственных гигантов принято называть «foundry» - в переводе на русский язык это английское слово означает «литейное производство»; уже в самом этом названии скрыт колоссальный масштаб такого предприятия – кажущийся, казалось бы, ювелирным процесс изготовления микропроцессоров в нашем восприятии сразу же ассоциируется с чем-то вроде огромного производственного цеха.
В настоящее время корпорация Intel осуществляет строительство двух заводов по производству продукции на базе 300-мм подложек с использованием 45-нанометровой технологии Intel следующего поколения - Fab 32 в Аризоне и Fab 28 в Израиле. Вот некоторые факты, красноречиво демонстрирующие масштаб производимых работ:
- площадь стерильных помещений завода Fab 28 превысит 200 тысяч квадратных футов (свыше 18 тыс. м2), что соответствует размеру футбольного поля, а его стоимость составит 3,5 млрд долларов;
- площадь стерильных помещений завода Fab 32 составит 184 тысячи квадратных футов (общая площадь вместе с «чистыми комнатами» составит около 1 миллиона квадратных футов, или почти 93 тыс. м2), а стоимость – 3 млрд долларов;
- для строительства завода Fab 32 потребуется около 8,5 тысяч тонн строительной стали и 95 тысяч кубических ярдов (около 73 тыс. м3) цемента;
- на заводе Fab 28 будет проложено около 11 тысяч километров кабеля – этого было бы вполне достаточно, чтобы соединить по прямой Fab 28 и завод D1D в Орегоне, несмотря на то, что первый находится в Израиле, а второй – в США;
- строительство Fab 32 продлится около 13-15 месяцев, при этом максимальное количество работников, занятых в проекте, составит 3,5 тысячи человек. Это означает, что с учетом всех сотрудников Intel, так или иначе относящихся к деятельности завода, общее количество людей, физически вовлеченных в строительство, составит около 7 тысяч человек.
- производство на основе 300-мм подложек позволяет значительно увеличить выпуск компьютерных микросхем и снизить их себестоимость по сравнению с используемым до сих пор 200-мм стандартом пластин. Подложка диаметром 300 мм обеспечивает 225-процентное увеличение площади кремниевой пластины и 240-процентное увеличение полезного выхода кристаллов (отдельных компьютерных микросхем) с каждой подложки. Использование подложек большего размера снижает себестоимость микросхемы при уменьшении общего потребления ресурсов (использование 300-мм подложек приводит к 40-процентному снижению потребления энергии и воды в пересчете на одну микросхему).
Строительство каждой подобной фабрики – значительное достижение для индустрии той страны, на территории которой намечено ее возведение. Так, начало строительства Fab 28 сопровождалось торжественной церемонией, на которой присутствовали представители высшего руководства Intel и Израиля: старший вице-президент подразделения Technology and Manufacturing Group корпорации Intel Боб Бейкер (Bob Baker), главный директор завода Fab 28 Максин Фассберг (Maxine Fassberg), мэр города Кирьят-Гат, близ которого выбрана производственная площадка Fab 28, Авирам Дахари (Aviram Dahary), и.о. премьер-министра Израиля Эхуд Ольмерт (Ehud Olmert), а также руководитель израильского подразделения Intel Алекс Корнхаузер (Alex Kornhauser). Эхуд Ольмерт произвел закладку свитка-обращения в кувшин, который потом был замурован в первый камень в основании завода Fab 28.
«Долгие годы мы искали место для строительства нового завода, и я очень рад, что мы остановили свой выбор именно на этом объекте в городе Кирьят-Гат, – заявил Боб Бейкер. – Инвестиции в размере 3,5 млрд долларов призваны отразить наши тесные взаимоотношения с Израилем и нашу уверенность в высокой квалификации персонала в этой стране. Новый завод упрочит ведущее положение нашей компании в области массового производства полупроводниковых компонентов, а также создаст около двух тысяч дополнительных рабочих мест».
История взаимоотношений корпорации Intel с Израилем началась в 1974 году. Сейчас в Израиле расположены пять исследовательских и производственных центров Intel (в Хайфе, Якуме, Иерусалиме, Петах-Тикве и Йокнеаме) и три завода (два действующих - Fab 8 и Fab 18, а также один на стадии строительства - Fab 28). Штат израильского подразделения корпорации Intel составляет 6600 квалифицированных сотрудников и нескольких тысяч рабочих.
В 80-х годах прошлого века стандартный размер стерильных помещений заводов Intel составлял примерно 20 – 30 тысяч квадратных футов (1800-2800 м2). Так, на момент завершения строительства завода Fab 9 в Нью-Мексико в 1990 году специалисты корпорации Intel даже представить себе не могли, что для реализации какого-либо будущего технологического процесса им потребуется создание стерильных помещений площадью свыше 24 тысяч квадратных футов. В итоге завод Fab 9 был спроектирован в виде четырех независимых стерильных помещений площадью 25 тысяч квадратных футов каждое, которые на протяжении последующих 6 лет были трансформированы в единую «чистую комнату» площадью 100 тысяч квадратных футов. По завершении строительства стерильные помещения Fab 9 стали самыми большими в мире.
В настоящее время Intel переходит к строительству заводов с площадью стерильных помещений около 200 тысяч квадратных футов, на которых реализованы самые передовые технологии и решения, обеспечивающие высочайшие конкурентные преимущества:
- избыточность. Большое количество сверхсложных систем (камеры охлаждения, системы кондиционирования воздуха, герметизации, водоочистки, противопожарной защита, ликвидации отходов и т. д.), предусмотренных для эксплуатации завода, и необходимый для них уровень избыточности также значительно увеличивают и без того большие расходы. Избыточность – это одно из основных требований к надежности заводов Intel, призванных обеспечивать 24 часа в день, семь дней в неделю и 365 дней в году минимальное запланированное время простоя при техническом обслуживании и ремонте и нулевое время простоя при незапланированных событиях;
- поэтапный ввод оборудования в эксплуатацию. Никто не сможет запустить завод в эксплуатацию одним щелчком выключателя. Необходимо обеспечить постепенный запуск систем, которые начинают функционировать в разное время;
- гибкость. Заводы Intel предназначены для эксплуатации в течение срока, равного как минимум 20 лет, а то и более. За этот период корпорация планирует внедрить несколько поколений нового технологического оборудования, в том числе и на уже действующих заводах. Поэтому создание завода, предназначенного только для одного технологического процесса, экономически невыгодно.
Реальное время строительства завода зависит от множества факторов, включая размер здания и регион, в котором производятся строительные работы. В среднем данный процесс занимает 13-15 месяцев, начиная от первой порции выкопанной под фундамент земли и до установки начального комплекта оборудования. С этого момента строительство комплекса продолжается в течение 6 месяцев или около того, а процесс установки оборудования занимает еще от трех до четырех месяцев.
Процесс строительства проходит через несколько ключевых этапов. Чем ближе завершение строительства, тем сложнее становятся проводимые работы.
Для массового производства полупроводниковых компонентов (high-volume semiconductor manufacturing - HVM) недостаточно просто поработать с кирпичами и строительным раствором. Хотя монтаж стропильной фермы и возведение каркаса завода нельзя назвать самыми сложными этапами строительства, огромные объемы различных материалов, включая бетон, сталь, километры трубопроводов, ресурсы для проведения света и настилки полов, производят ошеломляющее впечатление.
Достижения в области строительных технологий: развитие строительных методов несколько напоминает развитие производственных технологий, и иногда эти процессы совершенствуются параллельно. Таким образом, Intel приходится постоянно анализировать новые инновационные разработки, как, например, оборудование для очистки воды, охлаждающие устройства и оборудование, оснащенное системой контроля за состоянием окружающей среды, чтобы обеспечить использование самых передовых строительных технологий для каждого проекта.
Нанотехнологии: нанотехнологии – это поразительное изобретение, которое, однако, не упрощает процесс строительства завода. Корпорации Intel приходится приспосабливать методики строительства к строгим требованиям создания стерильных помещений, в которых будут использоваться нанотехнологии.
Химия: изготовление полупроводниковых компонентов – это сложный химический процесс, объединяющий сотни операций с использованием 27-30 элементов периодической таблицы.
Корпорация Intel придерживается стратегии «Copy Exactly!» («Точная копия!») для повторения выигрышных методик и процессов, почерпнутых при строительстве предыдущих заводов и прочих объектов массового производства полупроводников. Однако эти процессы, даже с учетом повторяемости и элементов точного копирования, должны быть адаптированы таким образом, чтобы отразить уникальные особенности строительства и проблемы отдельных строительных участков. Непосредственно строительство объектов является обычно наименее дорогим этапом создания завода. Например, стоимость возведения зданий Fab 32 составит всего лишь около 1 млрд долл. (втрое меньше, чем, скажем, стоимость нового профессионального стадиона, построенного для футбольного клуба Phoenix Cardinals в Аризоне). Оставшиеся 2 миллиарда будут потрачены на создание технологических установок.
С чем связана такая дороговизна? Стоимость одной новой литографической установки доходит до 20 млн долларов, а эксплуатация завода Fab 32 сопряжена с использованием абсолютно новой производственной технологии P1266, которая потребует монтажа совершенно уникального комплекса технологического оборудования наряду с несметным количеством других инструментов, специально разрабатываемых производителями для каждого нового технологического процесса.