紅色辣椒人

資料來源：維基百科英文頁面

　　在微電子產業中，半導體晶圓製造廠 (Semiconductor fabrication plant，又稱晶圓廠、晶圓代工廠)是一種生產積體電路(IC)的工廠。

　　無塵室是所有製造廠的製造過程核心，內含積體電路生產所需的設備，例如用於光刻的步進機與掃描機、蝕刻機、清洗設備與摻雜設備等。這些設備極為精密，因此價格昂貴。

　　用於處理300毫米晶圓的設備價格通常超過400萬美元，其中部分設備 (如極紫外光(EUV)掃描機)甚至高達3.4億美元。一座典型的晶圓廠通常會配備數百台設備。半導體製造需要大量昂貴的設備，建造一座新晶圓廠的成本通常超過 10 億美元，3 至 4 億美元的投資並不罕見。例如，台積電在台灣的Fab15晶圓廠投資高達 93 億美元，該公司還估計未來的晶圓廠可能需要 200 億美元建造。

　　在1990年代，晶圓代工模式逐漸興起。擁有晶圓廠並自行設計產品的公司被稱為「整合元件製造商 (IDM)」，而將設計外包給代工廠生產的公司則稱為「無廠半導體公司 (fabless)」。不進行自主設計、專門從事代工生產的廠商則被稱為「純晶圓代工廠 (pure-play foundry)」。

　　無塵室的環境受到嚴格控制，以消除灰塵，因為即使是微小的灰塵顆粒也可能毀損擁有奈米級結構的微電路。無塵室還必須具備防振設計，以確保光刻機的奈米級對位精度，並保持溫度與濕度在極小範圍內的穩定。防振措施可能包括在建築基礎中使用深樁來固定無塵室於基岩、精心選擇建造地點，或使用防振設備。此外，溫濕度控制對於減少靜電尤為重要，並可透過電暈放電裝置來降低靜電影響。

　　晶圓廠的建造通常包括以下結構 (由上至下)：

‧ 屋頂：可能包含空氣處理設備，負責吸入、淨化和冷卻外部空氣。

‧ 空氣層流區：分配空氣至位於無塵室天花板的風扇過濾器單元。

‧ 無塵室：可能有多層。

‧ 回風層：用於循環空氣。

‧ 乾淨的次無塵區 (subfab)：設有支援無塵室設備的設施，例如化學品供應、純化、回收與廢棄系統。

‧ 地面層：通常放置電力設備。

歷史

　　通常來說，每次芯片製造技術的進步都需要建造全新的晶圓廠。過去，建設晶圓廠的設備成本相對較低，因此有許多小型晶圓廠生產少量芯片。然而，隨著最先進設備的成本飆升，新晶圓廠的建造費用已達數十億美元。

　　高昂的成本也帶來了如何利用舊晶圓廠的挑戰。對於某些公司而言，舊晶圓廠仍可用於生產嵌入式處理器、快閃記憶體與微控制器等特殊市場產品。但對於產品線較少的公司來說，通常更合適的選擇是出租或直接關閉舊廠，因為升級舊廠以適應新技術的成本通常高於建造全新晶圓廠。

　　半導體產業趨勢之一是生產更大尺寸的晶圓，使每個製程步驟能同時處理更多芯片，以分攤生產成本 (如化學品與生產時間)。然而，現有設備難以改造來處理更大尺寸的晶圓。因此，仍使用較小晶圓的晶圓廠並非完全過時，因為它們可能擁有較低的營運成本，並且在製造簡單芯片時具有較高的良率，仍可維持競爭力。

　　業界原計劃在2018年將最先進的晶圓尺寸從300毫米 (12 英寸)提升至 450 毫米。2014年3月，英特爾曾預測 450 毫米晶圓將於 2020 年投入使用，但2016年相關的聯合研究計畫已經停止。

　　此外，業界也積極推動從頭到尾完全自動化的半導體生產，這種模式被稱為「無人化晶圓廠 (lights-out fab)」概念。

　　美國 SEMATECH 聯盟的擴展計畫——國際 SEMATECH 製造計畫 (ISMI)正在推動「300mm Prime」計畫，其重要目標之一是讓晶圓廠能夠應對消費電子產品日益縮短的生命周期，提高產量並靈活調整生產，以滿足不同電子產品的需求。另一個目標是減少製程步驟之間的等待時間。

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