台積電宣布新的美國半導體工廠

2020-09-16

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報導稱，台灣半導體製造公司（TSMC）打算在亞利桑那州建造一個「晶圓廠」（半導體製造廠或工廠），台積電是世界上最大的集成電路（IC）製造商，並且是遙遙領先的技術領導者，提供地球上最先進的製造工藝。

因此，它是Apple等公司的重要供應商 AAPL高通高通，英偉達 NVDA，AMD甚至是英特爾。

台積電歷史悠久

台積電的歷史可以追溯到台灣於1979年成立的科學技術諮詢小組（STAG）。

該小組包括美國國家科學院院長Frederick Seitz和總統科學諮詢委員會成員Bob Evans，IBM開發中的關鍵人物 IBM公司的System / 360以及Bell Labs執行副總裁兼通信工程的先驅Kenneth G. Mackay。

STAG在推動台灣工業技術研究院（ITRI）研究半導體方面發揮了關鍵作用。

工研院的電子研究與服務組織（ERSO）最終獲得了RCA的CMOS半導體工藝的許可，並於1976年將來自台灣的35名工程師和居住在美國的5名海外華人派到新澤西，以學習該技術並將其轉讓回台灣。

建立了示範生產設施。

該項目被拆分為United Microelectronics 聯電 1982年，儘管示範工廠繼續每月生產15,000個晶圓。

在1980年代初期，加利福尼亞理工學院的Carver Mead開始提倡一種新的方法來處理超大規模集成（VLSI）設計的複雜性，其中IC的製造將與設計過程分開。

美國國防高級研究計劃局（DARPA）發起了開發電子設計工具的項目，這些工具使設計過程與製造過程分離。

這就是擁有單獨的「代工廠」的概念的誕生，該代工廠將為多個客戶簽約製造晶片。

到1986年，工研院已經建成了VLSI模型工廠。

當時在工研院的張國榮（Morris Chang）向台灣政府提出了建造第一座純晶圓代工廠的計劃。

同年晚些時候，與荷蘭的飛利浦（Philips）合作，成立了台積電（TSMC），張先生擔任創始執行長。

台灣政府最初擁有49％的股份，飛利浦擁有27％的股份，本地私人投資者擁有24％的股份。

其他公司，例如美國的LSI Logic和IBM，日本的東芝和韓國的三星提供代工服務時，他們也生產自己的晶片。

台積電是首屈一指的純晶圓代工廠，並投入巨資建立了一種客戶服務模型，該模型可滿足高通，英偉達和Broadcom等「無晶圓廠」半導體公司的需求 AVGO 從來沒有打算自己製造任何東西的人。

台積電宣布的意向是建立一個每月產能為20,000個晶圓的工廠。

晶圓廠可以在直徑通常為300毫米（12英寸）的矽晶片上製造IC，因此每年需要240,000個晶片。

根據晶片的大小，晶圓可能容納大約500個大型晶片（如數據中心微處理器），以及數千個較小的晶片（如手機中的晶片）。

生產過程需要40天或更長時間，因為晶圓必須經過300多個工藝步驟（對於某些最先進的工藝，還要更多）。

一個月可生產20,000片晶圓，這大約是晶圓廠的最低效率規模。

台積電三「Gigafabs」在台灣的Fab 12，14，和15萬左右，每月15柄每個（基於最後一次，他們將讓我進去一游），以及公司的整體容量約為2.5萬個。

這是新的Fab 18工廠，該工廠正在提高產量，每年將生產超過一百萬個晶圓。

一筆昂貴的投資

亞利桑那州工廠的120億美元成本估算應該讓大多數CFO屏住呼吸。

大多數美國半導體都採用無晶圓廠生產的原因之一是，很少有公司有勇氣進行這種投資，或者沒有信心可以使先進的工藝技術發揮作用。

該晶圓廠將以5納米技術為目標，這是目前任何地方實際生產中最先進的工藝。

120億美元是驚人的投資水平，其中大部分資金將投入到專門的生產工具中，這些工具可以在這些晶片上製作出極其精細的電路圖案。

該過程中的關鍵工具來自荷蘭的ASML，該工具重180噸，每個花費1.2億美元。

然而，每個晶圓每小時只能處理170個晶圓，因此您在每個晶圓廠中要複製多個晶圓。

工具內部的光學引擎由德國的蔡司生產。

該引擎中的鏡子被拋光至大約一個原子大小的表面粗糙度。

幾十年前，當IC行業剛剛起步時，將包含晶片的晶圓發送到亞洲進行勞動密集型包裝步驟。

通過顯微鏡觀察的大批工人將引線引線連接到IC，並將晶片放入封裝中。

如今，晶片包裝已實現自動化，但專業知識仍在不斷擴展。

國內開發功能將需要時間和金錢。

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