ایک چپ کیسے بنتی ہے: گلوبل فاؤنڈریز کا دورہ کرنا

میں ہمیشہ اس بات کے بارے میں جاننے کے لئے راغب ہوتا ہوں کہ ان آلات کو بنانے کے ل really جو واقعی میں لیتا ہے ، اور کوئی ایسا عمل جس کے بارے میں میں جانتا ہوں اتنا پیچیدہ ، پیچیدہ یا اہم نہیں ہے جتنا فون ، پی سی اور سرور کو طاقت دینے والا پروسیسر بناتا ہے۔ جو ہماری روزمرہ کی زندگی چلاتے ہیں۔ چنانچہ میں نے مالٹا ، نیو یارک کے گلوبل فاؤنڈری کی معروف کنارے والی فیکٹری کا دورہ کرنے کے موقع پر چھلانگ لگائی کہ پچھلے کچھ سالوں میں چپ سازی کی سہولت (یا فب) کس طرح تیار ہوئی ہے۔

یہ ایک حیرت انگیز عمل ہے - اس فب میں چپس بنانے کے لئے 1،400 سے زیادہ جدید ٹولز شامل ہیں ، سبھی مل کر جڑے ہوئے ہیں ، اور چپسوں پر مشتمل عمومی ویفر بنانے میں چھ ماہ لگ سکتے ہیں۔ میں اس عمل کی بڑھتی ہوئی پیچیدگی ، اور غیر معمولی صحت سے متعلق جس سے ہم سب استعمال کرتے ہیں اسے بنانے کے ل very بہت متاثر ہوئے۔

میں نے فیکٹری کا دورہ کیا ہے۔ جسے فیب 8 کے نام سے جانا جاتا ہے ، اس سے پہلے ، جب یہ زیر تعمیر تھا ، اور جب اس نے ابھی اپنی پہلی مصنوعات تیار کرنا شروع کی تھی: 32nm یا 28nm پروسیسر نوڈس کے لئے ڈیزائن کردہ پروسیسرز۔

پلانٹ ایک دلچسپ جگہ پر ہے: مالٹا میں لتھر فاریسٹ ٹکنالوجی کیمپس ، البانی کے تقریبا half آدھے گھنٹے شمال میں۔ سالوں سے ، ریاست نیویارک خطے میں زیادہ سے زیادہ ٹکنالوجی لانے پر زور دے رہی ہے ، جن میں کوشش کی گئی ہے کہ دنیا کی جدید ترین چپ میں شامل ، نانوسکل سائنس اینڈ انجینئرنگ (سی این ایس ای) کے پولی پولی ٹیکنک انسٹی ٹیوٹ کالجز اور سی البانی نانو ٹیک کمپلیکس کی مدد شامل ہے۔ تحقیقی سہولیات ، جس میں گلوبل فاؤنڈریز ، سیمسنگ ، آئی بی ایم ، بہت سی تحقیقی یونیورسٹیوں اور چپ میکنگ ٹولز کے تمام سرکردہ مینوفیکچررز کے نمائندے شامل ہیں۔ اے ایم ڈی نے کمپلیکس میں فیکٹری بنانے کے لئے دستخط کیے تھے۔ جب اے ایم ڈی نے اپنی چپ سازی کی کاروائیاں الگ کر کے 2009 میں گلوبل فاؤنڈریز بن گئیں (جس کی اب مکمل طور پر ابو ظہبی کی مابادالا انوسٹمنٹ کمپنی ہے) ، نئی کمپنی نے فیکٹری تعمیر کی۔

تقریبا چھ سال پہلے میری آخری وزٹ پر ، پہلا مرحلہ - جس میں اصل مینوفیکچرنگ کے لئے 210،000 مربع فٹ کلین روم شامل تھا - ابھی ابھی تیار تھا اور چل رہا تھا اور ابتدائی پیداوار کررہا تھا ، جبکہ فیز 2 ، جس میں 90،000 مربع فٹ اضافی اضافی تعمیر کا کام جاری تھا۔ . سائٹ پر 1،300 افراد موجود تھے ، لیکن اس وقت نسبتا few کم پروڈکٹ بنائے جارہے تھے۔

(تصویر برائے گلوبل فاؤنڈریز)

آج ، وہ پہلے دو مراحل ایک واحد 300،000 مربع فٹ کلین روم (300 فٹ چوڑا 1000 فٹ لمبا) ہیں اور 160،000 مربع فٹ فیز 3 بھی مکمل کام میں ہے۔ میں نے بہت ساری سرگرمی دیکھی ، اور بہت سے سلیکن ویفرز جس میں چپس تیار ہو رہے تھے پیدا ہو رہے تھے۔

فیب 8 کے ایس وی پی اور جنرل منیجر ، ٹام کیولفیلڈ نے اس بات پر زور دیا کہ گلوبل فاؤنڈریز نے اپنی اصل وابستگی سے کہیں زیادہ اونچی نیویارک میں زیادہ سرمایہ کاری کی ہے۔ جب فب کی پہلی مرتبہ منصوبہ بندی کی گئی تو ، کمپنی نے 2 3.2 بلین کی سرمایہ کاری ، اور $ 72 ملین کے سالانہ تنخواہ کے لئے 1،200 افراد کی براہ راست سرخی کا وعدہ کیا۔ اب ، انہوں نے کہا ، کمپنی نے واقعتا $ 12 بلین ڈالر سے زیادہ کی سرمایہ کاری کی ہے ، اور اس میں تقریبا 3، 3،300 ملازمین اور 345 ملین ڈالر سالانہ تنخواہ ہے۔ انھوں نے نوٹ کیا کہ 500 سے 700 دوسرے افراد جو گنتی میں کام کرتے ہیں لیکن دیگر اداروں کے ذریعہ ملازمت کرتے ہیں ان کی گنتی نہیں کی جاسکتی ہے ، جیسے تکنیکی ماہرین جو ٹول فروشوں کے لئے کام کرتے ہیں جیسے اے ایس ایم ایل ، اپلائیڈ میٹریلز یا ایل اے ایم ریسرچ۔

گلوبل فاؤنڈریز وہی کام کرتی ہے جس کو اب وہ برلنگٹن ، ورمونٹ ، اور نیو یارک کے مشرقی فش کِل میں فیب 10 کہلاتا ہے ، جو بڑی عمر کی فیکٹریاں ہیں جنھیں اس نے آئی بی ایم سے حاصل کیا ہے۔ جرمنی کے شہر ڈریسڈن میں بھی اس کمپنی کے بڑے کام ہیں ، جہاں وہ اپنے ایف ڈی ایکس سلیکون آن انسولیٹر عمل پر کام کررہی ہے۔ چینگدو ، چین؛ اور سنگاپور میں۔ مجموعی طور پر ، کمپنی کا کہنا ہے کہ اس کے 250 سے زیادہ صارفین ہیں۔

کایلفیلڈ نے کہا کہ فیب اے ایم ڈی کے رائزن پروسیسرز ، ریڈون جی پی یوز ، اور ایپیک سرور چپس کے لئے ایک واحد ذریعہ ہے ، لیکن اس کے علاوہ دیگر درجنوں صارفین ہیں۔

گلوبل فاؤنڈریز ان چار کمپنیوں میں سے ایک ہے جو اہم منطق کے چپس بناتی ہے۔ دیگر انٹیل ہیں ، جو بنیادی طور پر اپنے استعمال کے ل ch چپس بناتے ہیں۔ تائیوان سیمیکمڈکٹر مینوفیکچرنگ کارپوریشن (TSMC) ، ایک اہم چپ فاؤنڈری ، جو بہت سے مختلف صارفین کے لئے چپس بناتی ہے اور یہ گلوبل فاؤنڈریز کا بنیادی مقابلہ ہے۔ اور سیمسنگ ، جو دونوں میں سے تھوڑا بہت کام کرتا ہے۔

فیکٹری کے اندر

اس دورے پر ، مجھے اور متعدد دیگر صحافیوں کو سہولت کا ایک دورہ کیا گیا اور مجھے یہ سننے کو ملا کہ چپس کیسے تیار کی جاتی ہیں۔ کلپس کے ساتھ شروع کرنے کے بجائے جہاں چپس واقعی تیار کی جاتی ہیں ، اس دورے کا آغاز "سب فیب" میں ہوا ، یہ کلین روم کے نیچے ایک وسیع علاقہ ہے جو چپس بنانے والے اوزار کو چلانے کے لئے درکار سامان کو سنبھالتا ہے۔ اس میں بجلی ، مکینیکل ، پانی اور کیمیائی ہینڈلنگ سسٹم شامل ہیں۔

سینئر ڈائریکٹر سہولیات جان پینٹر ، جنہوں نے اس علاقے کا دورہ کیا ، نے وضاحت کی کہ پوری سائٹ میں 70،000 سے زیادہ سامان شامل ہیں ، جن میں سے زیادہ تر صاف روم کے اندر چھوٹے چپ میکنگ ٹولز کی حمایت کرتا ہے۔ تقریبا those ان تمام ٹولوں کو ٹھنڈا کرنے کی ضرورت ہے ، اور وہ سب کچھ نمی اور دباؤ کے حالات کے تحت ، متوقع درجہ حرارت میں بہتر کام کرتے ہیں ، لہذا ماحول کو کنٹرول کرنے کے لئے اہم کوشش کی جاتی ہے۔ اس کو مزید پیچیدہ بنا دیا گیا ہے کیونکہ ٹولس کو مستقل طور پر تازہ دم کیا جاتا ہے ، جس میں سے کچھ آگے بڑھ رہے ہیں اور دیگر سہولیات سے باہر ہیں۔ پینٹر نے وضاحت کی کہ عام طور پر یہ سپورٹ آلات کے لئے چھ گنا زیادہ جگہ لیتا ہے جتنا یہ کلین روم کے لئے ہوتا ہے۔

ہم نے ایسے علاقوں کو دیکھا جو مینوفیکچرنگ میں استعمال شدہ ٹھنڈا صاف پانی ، اور ویفروں کو چمکانے جیسی چیزوں کے لئے کیمیائی گلیوں پر عملدرآمد کرتے ہیں۔ فیب میں ان نظاموں کی نگرانی اور ان کو کنٹرول کرنے میں پیچیدہ سہولیات ہیں۔ جو فی ٹریلین حصوں میں چیزوں کی پیمائش کرنے کے قابل ہیں ، تاکہ وہ نظام میں کسی بھی رساو کا پتہ لگاسکیں۔ نیز ایک نفیس زندگی کی حفاظت کا نظام۔ سب فیب میں 30 فٹ کی چھت ہے ، اور فیز 2 کے علاقے میں ایک میزانین شامل ہے تاکہ تکنیکی ماہرین کے لئے تمام سامان تک پہنچنا آسان ہوجائے۔ اس فرش میں بہت سارے علیحدہ علیحدہ علیحدہ علیحدہ حصے ہیں جو سامان کے انفرادی ٹکڑوں (پانی اور کیمیکلز کے ذخیرہ کرنے والے علاقوں سے لے کر مانیٹرنگ سسٹم تک) پر مشتمل ہے ، جس میں کئی میل پائپنگ ہے جو اسے اوپر والے کل روم سے منسلک کرتی ہے۔ میں نے نوٹ کیا کہ پائپنگ کا بیشتر حصہ دگنا تھا ، پائپ کے اندر موجود سینسروں سے پتہ لگانے کے لئے کہ وہاں کوئی رساو ہے۔

سائٹ پر متعدد دوسری عمارتیں بھی موجود ہیں ، جس میں مرکزی افادیت کی عمارت بشمول بڑے بوائیلرز اور چلیرز ، بلک ویسٹ سسٹم وغیرہ ہیں۔

مجموعی طور پر ، فیکٹری میں 80 میگا واٹ بجلی استعمال ہوتی ہے ، جو دوہری 150،000 وولٹ لائنوں کے ذریعہ فراہم کی جاتی ہے۔ یہ ضروری ہے کہ بجلی مستقل ہے ، کیوں کہ کسی بھی طرح کی تغیرات مینوفیکچرنگ میں خلل ڈال سکتے ہیں اور اس کے نتیجے میں ہونے والے ویفروں کو نقصان پہنچا سکتا ہے۔ لہذا ، اس سہولت میں بیک اپ UPS سسٹم ، فلائی وہیلس اور ڈیزل جنریٹر موجود ہے۔

میں خاص طور پر نئے EUV سامان (جس کے بارے میں میں بعد میں بات کروں گا) کی ضرورت سے زیادہ جگہ میں دلچسپی لے رہا تھا۔ یہاں تک کہ ذیلی منزل میں بھی ، یہ سامان ایک وسیع و عریض رقبے کا مطالبہ کرتا ہے ، جس میں اس کا اپنا منیئچر کلین روم بھی شامل ہے ، جہاں ٹولز ایک اونچائی والے لیزر لائٹ ماخذ کی پیداوار کرتے ہیں ، جو کلین روم میں EUV ٹول تک فرش کے ذریعے موڑتا ہے۔ EUV نظام خود الٹرا خالص پانی ، اور خصوصی ٹینک اور پائپنگ کے ساتھ نئے کولنگ اور بجلی کے نظام کی ضرورت ہے جو ذرہ آلودگی کو کم کرتا ہے۔

EUV سسٹم کو عمارت میں داخل کرنے کے لئے ، مرکزی فب کو پہلے سیل کردیا گیا تھا۔ چھت میں ایک 10 ٹن کرین نصب کی گئی تھی ، اور اس کے بعد بڑے پیمانے پر نئے نظام کو اندر منتقل کرنے کے لئے عمارت کے پہلو میں ایک سوراخ کاٹا گیا تھا۔ اس عمل کو جزوی طور پر ایک 3D کمپیوٹر ڈیزائن سسٹم کے ذریعہ مدد فراہم کی گئی تھی جس میں اسکین شدہ امیجز استعمال کی گئیں جنہوں نے موجودہ سامان کی پلیسمنٹ کو ملی میٹر کی سطح تک لے لیا۔

کلینوم تک

(تصویر برائے گلوبل فاؤنڈریز)

خود کلینوم دیکھنے کے ل we ، ہمیں "بنی سوٹ" (اس پوسٹ کے اوپری حصے میں میری تصویر دیکھیں) میں لباس بنانا پڑا ، جو علاقے میں ذرات کی تعداد کو کم کرنے کے لئے ڈیزائن کیا گیا تھا اور اس خطرے سے کہ اس طرح کا ذرہ وفر میں خلل ڈال سکتا ہے۔ پروسیسنگ

ایک چیز جس پر میں نے دیکھا کہ وہ یہ ہے کہ کلین روم فلور پر بہت ساری مشینیں موجود ہیں جبکہ 1،400 سے زیادہ ، گلوبل فاؤنڈریز کے مطابق ، اتنے زیادہ لوگ نہیں ہیں۔

مینوفیکچرنگ آپریشنز کے پرنسپل انجینئر کرسٹوفر بیلفی ، جنہوں نے ہمیں کلین روم کا ٹور دیا ، نے وضاحت کی کہ ہم منزل پر صفر آپریٹرز رکھنا چاہتے ہیں۔ بیلفی نے کہا کہ صرف آپ ہی لوگ جو دیکھتے ہیں وہ یا تو ٹولز پر انسٹالیشن یا دیکھ بھال کر رہے ہیں۔

(تصویر برائے گلوبل فاؤنڈریز)

ٹیکنیشنوں کے بجائے ایک ٹول سے دوسرے ٹول میں ویفرز کو منتقل کرنے کے بجائے ، ٹولوں کے درمیان فرنٹ اوپننگ یونیفائیڈ پوڈس ، یا FOUPs کے ذریعہ ان کو بلایا جاتا ہے ، جس میں سے ہر ایک میں 25 وافر رکھے جاتے ہیں۔ اور آپ کلین روم میں یہ متحرک اوور ہیڈ دیکھ سکتے ہیں۔ مجموعی طور پر ، ٹولوں کے درمیان چلنے اور چلانے کے 14 میل ٹریک پر 550 گاڑیاں ہیں۔ یہ ذخیر. (چپ ماسک جو چپ میکنگ کی ہر پرت کے لئے روشنی کی رہنمائی کرتے ہیں) کو وسطی ذخیرہ کرنے کی سہولت کے مابین ان اوزاروں میں منتقل کرتے ہیں جہاں ان کا استعمال کیا جائے گا۔ بیلفی نے کہا ، اس سے مطلوبہ افراد کی تعداد میں کمی نہیں آتی ہے ، کیونکہ ابھی بھی آلات کو کنٹرول کرنے کی ضرورت ہے ، لیکن وقت اور غلطی کو کم کرتی ہے۔ انہوں نے بتایا کہ کسی بھی وقت ، درجنوں مصنوعات کئی درجن صارفین کے ل manufacture تیاری کے مختلف مراحل میں ہیں ، اور ہر مصنوعات کی اپنی اپنی الگ الگ سیٹیں ہوتی ہیں اور اس کا اپنا مخصوص عمل ہوتا ہے جو مختلف ٹولوں کا استعمال کرتا ہے۔ بیلفی نے فیب 8 کو "دنیا کا سب سے زیادہ خود کار طریقے سے مشہور فضلہ" قرار دیا۔ بالکل ، یہ بھی جدید ترین میں سے ایک ہے۔

کچھ فب میں پیلے رنگ کی روشنی ہوتی ہے ، کیونکہ مینوفیکچرنگ کے عمل کی تاریخ کے ایک موقع پر یہ یقینی بنانا ضروری تھا کہ ویفر کو معمول کی روشنی سے دوچار نہیں کیا گیا تھا۔ تاہم ، ان دنوں ویفرز کو باہر کی روشنی سے بالکل بھی بے نقاب نہیں کیا گیا ہے ، لہذا یہ کم ضروری ہے۔

ویفر بنانے میں بہت سے اقدامات شامل ہیں ، اور ہر ایک کا کلینوم کا اپنا ایک علاقہ ہے: پرتیارپن (سلیکون میں آئنوں کا اضافہ) ، کیمیائی میکانکی منصوبہ بندی یا سی ایم پی (ویفر پالش کرنا) ، بازی ، پتلی فلم جمع ، لتھوگرافی اور etch. راستے میں ہر مرحلے میں چپ خصوصیات کی پیمائش کرنے کے لئے استعمال ہونے والے میٹروولوجی ٹولز پورے فائب میں واقع ہیں۔

ہم لتھوگرافی کے بارے میں سب سے زیادہ بات کرتے ہیں (جس سے وہفر پر روشنی ڈالنے کے لئے روشنی کا استعمال ہوتا ہے) ، کیوں کہ یہی وہ چیز ہے جو گذشتہ چند برسوں میں سب سے پیچیدہ اقدام بن چکی ہے۔ موجودہ تکنیک ، جس میں مائع (وسرجن لتھوگرافی کے نام سے جانا جاتا ہے) میں 193nm لائٹ استعمال کرنا شامل ہے ، اب کسی ایک پاس میں چپ میں چھوٹے سے چھوٹے عناصر بنانے کے ل enough اتنا ٹھیک نہیں ہے ، لہذا نوڈس جیسے 14nm اور 7nm ، متعدد نمائشیں (کبھی کبھی ڈبل پیٹرننگ یا اس سے بھی کواڈ پیٹرننگ کہا جاتا ہے) کی ضرورت ہے۔ انتہائی الٹرا وایلیٹ یا EUV ایک زیادہ پیچیدہ متبادل ہے ، لیکن اگر ضروری ہے کہ اگر ہم چپس پر چھوٹی چھوٹی خصوصیات حاصل کرنا جاری رکھیں تو ، اور گلوبل فاؤنڈریز ان EUV مشینوں میں سے دو کو انسٹال کرنے کے عمل میں ہے ، جس میں مزید دو جگہیں موجود ہیں۔ (اگلی پوسٹ میں میرے پاس اس کے بارے میں مزید تفصیلات ہوں گی۔) چونکہ یہ تیار نہیں ہے ، اس لئے ابھی گلوبل فاؤنڈری (اور در حقیقت ، جو بھی کمرشل چپس مجھے معلوم ہے کہیں بھی بنائے گئے ہیں) کو وسرجن لتھوگرافی کے ساتھ تیار کیا گیا ہے۔ لیکن یہ تمام اقدامات انتہائی اہم ہیں ، اور کسی بھی مرحلے میں کسی بھی قسم کی خامی کا امکان بیکار پر چپس دے گا۔

مجموعی طور پر ، ایک موجودہ چپ 80 پرتوں تک شامل ہوسکتی ہے ، اور اس سے بھی زیادہ اقدامات جیسے وفرز عمل کے مختلف مراحل کے درمیان گزرتے ہیں ، خاص طور پر جب وہ ہر کثیر نمونہ دار مرحلے میں لتھوگرافی اور اینچ کے درمیان آگے پیچھے جاتے ہیں (اس میں مہینوں لگ سکتے ہیں) ایک عام اعلی آخر چپ تیار کرنے کے لئے)۔ یہ ایک دلچسپ عمل ہے اور ایک مجھے خوشی ہے کہ مجھے خود ہی یہ دیکھنا پڑا۔

میری اگلی پوسٹ میں ، میں ای یو وی کے سازوسامان پر زیادہ توجہ مرکوز کروں گا جو حال ہی میں فیکٹری میں نصب کیا گیا تھا ، اور ساتھ ہی ساتھ چپ کاری کے عمل میں مستقبل کے اقدامات کے لئے گلوبل فاؤنڈریز کے منصوبوں پر بھی۔

آپ کے براڈ بینڈ انٹرنیٹ کی رفتار کے بارے میں جاننا ہے؟ ابھی اس کی جانچ کرو!