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深度评论:一个半导体工程师告诉你,什么是半导体产业

日期:2019/9/21 10:12:07
摘要:从去年开始一直持续到现在的贸易战打得板砖满天飞,在中兴和华为先后被国外打压后,我们或多或少也意识到了半导体产业的重要性。笔者并不怀疑中国会在芯片大战中取得最后的胜利,但是半导体这个行业的门槛非常高,需要保质保量的生产高技术含量的产品。

关键词:半导体

欢乐生肖APP注册网址而且,这个行业和之前的“炒房兴邦”不一样——房地产的资金池虽然巨大,但是大部分是依靠市场运作或者说炒作,真正落到土建工作上的资金所占比例并不高,而且这里面还有一部分钱是用来买地皮搞拆迁的。

半导体行业是一个巨大的吞金兽,是要拿价值成百上千亿美元的真金白银往里面投的。我们如果想要实现芯片自给,目前的投资水平远远不够,加上中国现在的投资相对盲目且分散,其效果更是要大打折扣。

最重要的是这个行业不仅需要大规模投入,并且短时间内不一定有成效的投资,还需要长期的技术积累,更需要成千上万愿意长期静下心来把本职工作做好的研发人员、管理人员、技术人员和操作人员。

电视媒体上一夜之间冒出了这么多半导体和5G的报道文章,这个热情是好的,但是也有一些无良媒体在其中乱带节奏、混淆视听、粉饰太平。作为一个半导体工程师,关于这个行业,笔者有一些自己的看法,请诸位静听。

首先笔者来给大家,特别是某些没有受过专业基础教育、没有在半导体行业工作过的媒体工作者们简单介绍一下,我们半导体从业者都干些啥?

半导体属于压力非常大的行业,各个公司、各个部门和各个岗位都有自己难念的经。

芯片制造主要分为三个阶段,芯片设计、芯片制作和封装测试。而中国的短板恰恰是在前面两个技术含量较高的阶段。落后到什么程度?面对竞争者的打压,中国芯片工业毫无还手之力(幸好,我们还有稀土这张牌),所以笔者主要讲一下前面两个环节的从业者所从事的工作。

做芯片设计的公司一般不参与晶圆制造,芯片设计工程师的任务主要是根据客户要求把芯片设计出来。首先是对这颗芯片的功能进行规划,然后将规划好的代码放入自动编辑软件(EDA,Electronic Design Automation)由电脑将代码转化成逻辑电路。然后根据测试好的逻辑电路,进行计算机布局与绕线,经检验合格后的设计方案会被送到晶圆厂进入芯片制造阶段。

晶圆厂的工程技术人员负责将芯片设计工程师们规划的蓝图转化为实际的产品,一般每个技术环节有专门的部门负责,每个部门下面主要分为工艺和装备两个组。

欢乐生肖APP注册网址首先我们说直接负责晶圆工序的工艺组(Process)。工艺组的工程师主要负责工艺流程的设计和流程运行中的管控。各个工艺组的工作强度因所属部门而异,一般来说是大部分时间是在办公室和会议室度过,个别做“一线支援”(Line Support)的要在无尘室里奔波,非常辛苦。

欢乐生肖APP注册网址对于工艺组工程师而言,坐办公室并不等于轻松,他们需要在办公室里对从无尘室里传送来的数据和图表进行分析,也就是我们经常用的“统计过程控制”(Statistics Process Control,SPC)。一旦机器在运行中出现问题,数据会反映到实时监控软件上;这时候工艺组就要开始忙活了,除了查清楚问题原因对症下药还要制定相应的预防对策。

如果是 “超出控制范围”(Out of Control Limit,OOC)还好一点,要是“超出规格限制”OOS(Out of Spec Limit)——哎,今儿有的忙啦!另外工艺组还要和装备组协调装备运行上的事宜;如果遇到大问题需要其他部门协助,工艺组的工程师们还得四处打电话求人帮忙。

技术人员在无尘室中工作

接下来就是一专多能的装备组(Equipment)。和工艺组比起来,装备组是对体力和脑力的双重考验。因为装备组要经常和故障机器打交道,不仅要干排除故障这样的脑力活儿,还要能干体力活儿。

鉴于工作性质特殊,半导体企业装备组成员们的身体素质应该是最棒的(而且几乎全部为男性)。其标志性穿着为深蓝色无尘室工作服和人手两双大头皮鞋——一双是无尘室Fab内穿,一双在机器房Subfab做维护时穿。

需要指出的是右边这两位老兄的着装是不规范的:鼻子都露了出来,其中一位甚至还拿掉了护目镜,以上行为在无尘室中是不允许的。

装备组的工作环境是最艰苦的:高噪音、高电压、高温、毒气、易燃易爆物、腐蚀性液体、电磁辐射和狭小的工作空间这些都是装备组的家常便饭。除了要了解本部门装备的业务外,还要负责本部门工作区域的安全巡视、监管以及应急情况的处置。个别装备组技术人员除接受专业训练外,还要额外接受急救方面的训练,包括心肺复苏术、应急包扎和使用相关的急救设备。

有毒危险品中就包括

曾经作为化学武器肆虐欧陆的氯气

虽然装备组工作性质特殊环境艰苦,但是出事概率非常之低。因为装备组对安全规章执行最为严格,并且“武装到牙齿”:全员配发大皮鞋、头盔和护目镜(口罩手套发罩这三样基本装备属于一次性用品,放在无尘室门口自取),对讲机至少配到领班(个别特殊部门和特殊工作场合人手一个)。

个别部门的装备组因为要和有毒气体打交道(比如说蚀刻部门会用到氯气),会按照需求配发全罩式或半罩式防毒面具(要测试,合格了才允许上岗)、空气呼吸器或氧气瓶;和有毒化学品(比如说蚀骨无形的氢氟酸)打交道的装备组成员,会配发相应的个人保护装备(PPE,Personal Protection Equipment)——基本PPE套件包括防护面罩,防护围裙、防护靴和特种手套等。

另外无尘室内配置的专用消防、急救和防化设备(主要是防止化学品泄漏)也是由以装备组组员为主力的应急处理队伍来管理使用。

岗前安全教育常考知识点之一

氢氟酸对人体的危害

除了“术业有专攻”负责各个流程环节的技术部门外,还有一个最为关键的技术部门负责将各个流程环节协调起来。这就是行业中常说的工艺整合部门“流程整合”(Process Integration,PI)。

PI虽然不负责具体业务,但是PI的责任一点都不小——PI的工程师负责将各个环节整合起来,所以对他们的要求之一就是“全面发展”,要了解所有的流程业务;在运行中一旦出了问题PI的工程师必须要知道该找谁帮忙。另外PI的文字工作量相当大,而且会议相当多——如果是外企,还得倒时差开视频会。

负责将蓝图转化为现实产品的,是专门管理生产线的生产部门。这个部门男女比例因晶圆厂的技术水平而异:技术要求相对来讲低一点的6寸和6寸以下的晶圆厂,因为体力劳动工作居多,所以其员工性别比例男女各占一半。12寸厂的生产部门自动化程度较高,因而女性员工占大多数。

生产部门集中了大多数的操作员,快节奏、压力大是生产部门的日常。因而对人员心理素质的要求比较高,不能忙中出错。

无尘室内的生产部门一线技术人员

因为工作性质特殊,晶圆厂的工程技术人员在无尘室内全部穿工作服,戴口罩、手套且佩戴护目镜。所以没法看脸认人,和航空母舰一样——晶圆厂工作人员用工作服颜色来区分所属部门。

除了之前提到的装备组成员穿深蓝色制服外,工艺组和生产部门为纯白色,其他人员也有相应的颜色,具体要求因公司而异。另外制服上还有臂章(特殊部门成员和担任领导职务者)、工作证和姓名牌作为辅助识别手段。

SK海力士的员工在无尘室中工作

对于职业病这个问题。网上有帖子说干了半导体会不孕不育。而笔者自己从实习到全职工作,从来没有听说谁因为干了这一行最后不孕不育。

欢乐生肖APP注册网址半导体污染源多、危险物品多这一点确实没错,但是别忘了:魔高一尺道高一丈。在无尘室工作的所有人员都必须接受基本岗前培训,上岗时从头到脚都有很全面的防护。如果是因为工作性质需要接触一些危险物品,上岗前需要接受额外的安全培训且工作时要佩戴专门的防护设备,另外部分较为危险的岗位像配电设备检修是严格禁止单人操作的。

此外,无尘室内也有各种检测设备检测微粒(Particle)、气体泄漏等可能发生的危险状况,一旦系统报警,工作区立刻广播疏散。并配有专门的空气循环系统和空气过滤装置,内部环境是非常干净且安全的。

不过职业病也确实存在,办公室岗位的职业病和程序员差不多,主要是久坐加上长期盯着电脑屏幕带来的一系列问题:腰椎颈椎病、眼睛干涩、关节炎(经常打字);加上作息和饮食不规律,胃肠功能紊乱和脱发也是常见的问题。

在一线的非装备组岗位,除办公室岗位的职业病外,还要加上面部皮肤的问题(老被口罩捂着湿气比较大)和膝关节炎、软骨炎(技术要求相对低一点的晶圆厂没有那么多自动化设备,需要经常走动);如果是轮班岗位,涉及到改变生物钟,非常痛苦。

前面提到的两个岗位的职业病,装备组基本占了个全乎,因为他们一线和办公室都要去。而除以上提到的问题外,个别部门还要加上听力下降(高噪音环境)等本岗位特有的一些职业病。

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