探訪英特爾CPU封裝工廠內(nèi)部

英特爾最近邀請(qǐng)全球媒體參觀其位于馬來西亞的設(shè)施，作為英特爾科技之旅的一部分，這是該公司首次向媒體開放該地區(qū)的封裝設(shè)施。與以前側(cè)重于公司半導(dǎo)體制造廠中微處理器的實(shí)際制造的之前的參觀不同，英特爾的馬來西亞之行側(cè)重于生產(chǎn)的下一步：封裝，這已成為芯片制造競爭中最重要的領(lǐng)域之一，因?yàn)樵撔袠I(yè)迅速轉(zhuǎn)向芯片芯片化架構(gòu)，以抵消摩爾定律減速。

英特爾和臺(tái)積電正在競爭提供最先進(jìn)封裝技術(shù)，而英特爾的馬來西亞設(shè)施在其努力擴(kuò)大 Meteor Lake 生產(chǎn)方面發(fā)揮著關(guān)鍵作用，這是一系列采用突破性生產(chǎn)技術(shù)的消費(fèi)者 CPU。到目前為止，這些設(shè)施一直被保密，而這個(gè)面紗在我們的參觀中籠罩得很濃。這些設(shè)施的生產(chǎn)能力以及驅(qū)動(dòng)它們的技術(shù)和機(jī)器是英特爾最密切保守的機(jī)密之一。我們無法將任何東西帶入生產(chǎn)線區(qū)域，甚至不能帶入 Fitbit 或唇膏，這是安全人員在我們進(jìn)入和離開受限區(qū)域之前和之后通過金屬探測(cè)器驗(yàn)證的要求。

為了保護(hù)英特爾的專有技術(shù)，需要保密到這個(gè)程度，但這使得記筆記有點(diǎn)困難，尤其是考慮到一旦我們進(jìn)入建筑物內(nèi)部，公司分享的技術(shù)信息數(shù)量之巨。我們不允許向工廠人員提問有關(guān)產(chǎn)量、產(chǎn)量或生產(chǎn)能力的問題，也不允許重復(fù)或重新提問他們拒絕回答的任何問題；違反這些規(guī)定會(huì)導(dǎo)致我們被迅速從場地驅(qū)逐。這些受限區(qū)域的照片也是不允許的，但英特爾為我們提供了數(shù)百張經(jīng)過嚴(yán)格篩選的照片，以便我們可以讓您窺見幕后。

在最基本的層面上，芯片封裝是處理成品晶圓，將其切割成獨(dú)立芯片，測(cè)試和分揀（分類）芯片，將它們連接到通常涉及與其他芯片復(fù)雜連接的基底，然后在頂部放置集成散熱器（IHS）以創(chuàng)建一個(gè)完全功能的處理器，準(zhǔn)備進(jìn)入分銷渠道，最終進(jìn)入您的個(gè)人電腦或其他設(shè)備。我們?cè)L問的設(shè)施包裝了許多世界上最優(yōu)秀的 CPU。

雖然這個(gè)過程確實(shí)不像通過彎曲光來蝕刻納米級(jí)特征來實(shí)際制造處理器的神奇過程那么奇特，但芯片封裝中涉及的技術(shù)魔法也令人費(fèi)解，特別是考慮到芯片封裝的龐大規(guī)模。英特爾的運(yùn)營。該公司每天總共銷售近 100 萬臺(tái)處理器，并利用全球包裝設(shè)施網(wǎng)絡(luò)（包括位于美國、馬來西亞、中國（成都）和越南的設(shè)施）來實(shí)現(xiàn)這一壯舉。

上面的相冊(cè)中的地圖顯示了英特爾不同半導(dǎo)體制造工廠（fab）的位置，包括晶圓 fab（藍(lán)色）、先進(jìn)封裝設(shè)施（綠色）和組裝測(cè)試設(shè)施（橙色），馬來西亞既進(jìn)行先進(jìn)封裝又進(jìn)行組裝測(cè)試。馬來西亞檳城和居林園區(qū)的工廠是該公司包裝能力皇冠上的明珠。盡管這些晶圓廠因其 EMIB 封裝能力而被列為具有先進(jìn)封裝能力，但他們目前不為 Meteor Lake 進(jìn)行 Foveros 封裝——這一步首先在新墨西哥州的 Rio Rancho 完成。最終芯片采用 EMIB 封裝的最后一道工序是在馬來西亞完成的。英特爾在檳城的持續(xù)擴(kuò)張很快將增加在馬來西亞進(jìn)行 Foveros 封裝的能力。

近來，英特爾已經(jīng)多次舉行了其工廠的參觀活動(dòng)，而一系列高聳入云的建筑起重機(jī)總是讓人很容易從遠(yuǎn)處看到公司的校區(qū)。英特爾的馬來西亞校區(qū)也不例外。

這些起重機(jī)不是為了日常工廠運(yùn)營而需要的。相反，它們是英特爾的快速擴(kuò)張的一部分，因?yàn)楣菊诟傁嘟ㄔO(shè)晶圓制造和封裝能力，以滿足對(duì)半導(dǎo)體的需求，有時(shí)需求強(qiáng)烈，同時(shí)努力實(shí)現(xiàn)在四年內(nèi)推出五個(gè)新的工藝節(jié)點(diǎn)的目標(biāo)。公司明確致力于這一大膽的目標(biāo)；「四年五個(gè)節(jié)點(diǎn)」是從高管、營銷主管到工廠車間人員的每個(gè)人都在重復(fù)的口頭禪。

英特爾已經(jīng)通過英特爾 7 和英特爾 4 節(jié)點(diǎn)實(shí)現(xiàn)了這一目標(biāo)的兩個(gè)階段，并表示仍按計(jì)劃通過英特爾 3、20A 和 18A 實(shí)現(xiàn)其他三個(gè)里程碑。如果成功，這些先進(jìn)節(jié)點(diǎn)將使英特爾多年來首次領(lǐng)先于臺(tái)積電，不僅推動(dòng)英特爾自己的產(chǎn)品，還幫助該公司實(shí)現(xiàn)其 IDM 2.0 目標(biāo)，即為外部客戶制造和封裝芯片。首次通過其英特爾代工服務(wù)（IFS）部門。

英特爾精心策劃的 IDM 2.0 賭博需要快速擴(kuò)大生產(chǎn)，其中一部分由美國政府通過 520 億美元的 CHIPS 法案提供部分資金，因?yàn)樵搰鴮で笾纹浔就辽a(chǎn)。然而，英特爾 IFS 的部分成功將依賴于其封裝能力，亞馬遜網(wǎng)絡(luò)服務(wù)是其芯片封裝服務(wù)的首批客戶之一。

英特爾還需要提高自己的先進(jìn)封裝產(chǎn)能，因?yàn)樗岣吡?Meteor Lake 芯片的產(chǎn)量，這是首款采用該公司 Foveros 和 EMIB 封裝技術(shù)的大批量芯片，而馬來西亞發(fā)揮著關(guān)鍵作用。

英特爾在馬來西亞開始生產(chǎn)，這是其第一個(gè)離岸工廠，已有 50 年歷史，最初在其 A1 工廠有 100 名員工。馬來西亞的設(shè)施在英特爾的歷史中占有顯著地位；在上面著名的照片中，我們可以看到 1972 年季風(fēng)來襲后，檳城的員工正在將英特爾聯(lián)合創(chuàng)始人安迪·格羅夫的車從泥濘中推出。英特爾在馬來西亞的業(yè)務(wù)從最初的卑微起步，迅速擴(kuò)張；英特爾目前在檳城和居林擁有 15,000 名員工，并擁有 900,000 平方英尺的制造空間。英特爾表示，這些工廠在過去的十年里加工了 12 億塊芯片，并對(duì)超過 5 億塊芯片進(jìn)行了「分揀」。

英特爾目前的擴(kuò)張將提高其在馬來西亞的生產(chǎn)面積至 200 萬平方英尺，并總共有 700 萬平方英尺用于運(yùn)營，分布在 16 座建筑物中。Meteor Lake 的一部分生產(chǎn)將在公司的新 Pelican 設(shè)施中進(jìn)行，該設(shè)施正在其馬來西亞檳城校區(qū)建設(shè)，預(yù)計(jì)將在 2025-2026 年時(shí)間段內(nèi)投入使用。英特爾還在其古林工廠建設(shè)了一個(gè)新的 Falcon 設(shè)施，我們也參觀了這個(gè)設(shè)施。這兩個(gè)設(shè)施緊隨最近的其他擴(kuò)展，顯著增加了這兩個(gè)地點(diǎn)的產(chǎn)能。

芯片生產(chǎn)工藝流程

英特爾馬來西亞工廠的生產(chǎn)流程由多個(gè)步驟組成，晶圓首先到達(dá) Kulim 芯片分類和芯片準(zhǔn)備 (KMDSDP) 設(shè)施，將單個(gè)芯片從晶圓上分離出來，其中包括研磨、激光劃片和晶圓切片。然后對(duì)芯片進(jìn)行分類，這是在將芯片放置在卷軸上之前測(cè)試它們是否有缺陷的過程，然后將它們發(fā)送到生產(chǎn)階段。

然后，帶有分離芯片的卷軸被轉(zhuǎn)移到檳城組裝和測(cè)試 (PGAT) 設(shè)施，芯片在那里經(jīng)歷更多生產(chǎn)步驟，包括將芯片連接到 PCB、添加環(huán)氧樹脂以及連接集成散熱器 (IHS)，除其他任務(wù)外。

英特爾的參觀還包括故障分析實(shí)驗(yàn)室、創(chuàng)建下一代設(shè)計(jì)的設(shè)計(jì)和開發(fā) (R&D) 實(shí)驗(yàn)室，以及創(chuàng)建英特爾在其全球工廠中使用的測(cè)試工具的部門。

每個(gè)設(shè)施都需要一定級(jí)別的「兔子服」，這是一種防止機(jī)器和芯片損壞的防護(hù)服。全套兔子套裝由連身褲、腳套、乳膠手套、發(fā)網(wǎng)、頭罩、面罩和防護(hù)眼鏡組成。其他區(qū)域只需要實(shí)驗(yàn)室外套、發(fā)網(wǎng)/胡須網(wǎng)和安全眼鏡。

就這樣，我們就進(jìn)入了工廠。

3D IC 提升效 Kulim 模具分類和模具準(zhǔn)備 (KMDSDP)

這是這次巡演中唯一一個(gè)英特爾沒有提供 B-Roll 鏡頭的區(qū)域，這是可以理解的，因?yàn)檫@里使用的幾乎所有設(shè)備都是專有的。

在 Kulim 芯片排序和芯片準(zhǔn)備 (KMDSDP) 設(shè)施中，新到達(dá)的 300 毫米晶圓被放置在承載框架上，中間有一張粘性且靈活的聚酯薄膜將晶圓固定到位。某些芯片（例如移動(dòng)處理器芯片）需要首先減薄以降低晶圓的 Z 高度。首先將晶圓的背面磨碎，然后將其翻轉(zhuǎn)到另一個(gè)聚酯薄膜載體框架上進(jìn)行額外的處理。該區(qū)域沐浴在琥珀色的燈光下，因?yàn)槌Ｒ?guī)的紫外線會(huì)降解聚酯薄膜背襯，導(dǎo)致其失去粘附性能。

然后，晶圓載體被放入類似前開式通用載體（FOUP）的設(shè)備中，這是一個(gè)塑料載體，可以垂直堆疊多個(gè)晶圓載體，并移動(dòng)到一個(gè)激光劃線機(jī)器，用于在各個(gè)芯片周圍刻蝕晶圓，以提供鋸切過程的引導(dǎo)。

劃線后，F(xiàn)OUP 被放入帶有金剛石刀片圓鋸的晶圓切片機(jī)中，圓鋸?fù)ㄟ^強(qiáng)大的水射流進(jìn)行水冷，在切割過程中將液體引導(dǎo)到鋸片上。英特爾沒有提供切片機(jī)內(nèi)部結(jié)構(gòu)的圖片，但兩個(gè)鋸片可以同時(shí)在單個(gè)晶圓上工作，將晶圓切割成單獨(dú)的芯片。強(qiáng)大的水射流既可以冷卻刀片，又可以去除顆粒，水會(huì)噴回并遮蓋觀察口，使技術(shù)人員能夠監(jiān)控整個(gè)過程。

考慮到微米級(jí)的精度，被稱為分割的鋸切過程的速度令人難以置信地快——鋸子切割晶圓時(shí)僅部分穿透承載框架上晶圓下方的超薄聚酯薄膜，在切割晶圓時(shí)僅有效地刮擦它芯片上功能邏輯單元（晶體管）的微米范圍內(nèi)。

然后將承載框架放回到 FOUP 中并移至貼片機(jī)。在這里，聚酯薄膜暴露在紫外線下以減少其粘附力，同時(shí)銷釘從下方推動(dòng)以將芯片從聚酯薄膜中釋放出來。同時(shí)，機(jī)械臂利用真空吸力抓取單個(gè)芯片，并將其擺動(dòng)到粘性芯片承載框架。

同樣，這個(gè)過程以極快的速度進(jìn)行，每個(gè)芯片在不到一秒的時(shí)間內(nèi)被提升并擺動(dòng)到載體上，迅速將晶圓拆成單獨(dú)的芯片。已知有缺陷的芯片和晶圓周邊未使用的芯片被留在載體框架上以被丟棄。

然后，模具承載器由自動(dòng)引導(dǎo)車（AGV - 下文詳細(xì)介紹）移動(dòng)到分類/測(cè)試機(jī)。這些機(jī)器測(cè)試芯片電路的電氣特性，以進(jìn)行可靠性和缺陷分析。

每排機(jī)器都有 20 個(gè)單獨(dú)的測(cè)試單元，重量超過 1,000 磅，看起來大約三英尺高、六英尺長。這些測(cè)試單元每臺(tái)機(jī)器排列成五列，每列有四個(gè)堆疊的測(cè)試單元，從而允許每組中同時(shí)測(cè)試 20 個(gè)芯片。

每個(gè)單元都分配有一個(gè)芯片載體的芯片進(jìn)行測(cè)試，測(cè)試是連續(xù)進(jìn)行的，每個(gè)載體的芯片數(shù)量根據(jù)類型和尺寸而變化。芯片載體被插入機(jī)器的一端，并自動(dòng)從內(nèi)部移動(dòng)到其中一個(gè)測(cè)試單元。當(dāng)然，這些機(jī)器的生產(chǎn)率是一個(gè)嚴(yán)格保守的秘密。

工廠里似乎有無數(shù)臺(tái) 20 臺(tái)大型機(jī)器，一排排在巨大的占地面積中辛勤地工作，但我們當(dāng)然不被允許計(jì)算機(jī)器的數(shù)量。

在這里，我們可以看到其較大外殼外的一個(gè)單獨(dú)的測(cè)試單元。這些熱插拔單元可以使用特殊的升降機(jī)進(jìn)行拆卸，以便進(jìn)行維修或檢查，而無需中斷該組中的其他 19 個(gè)單元。如果英特爾使用傳統(tǒng)的輪式升降機(jī)，每臺(tái)機(jī)器 1000 磅的重量將超過地板的重量限制，因此這些升降機(jī)漂浮在氣墊上，就像氣墊船一樣，將重量均勻地分布在地板上。這些運(yùn)輸機(jī)器可由一個(gè)人輕松推動(dòng)和操縱。

上圖顯示了每個(gè)測(cè)試單元內(nèi)的測(cè)試板。每塊板都有一個(gè)帶有大約 2,000 個(gè)發(fā)絲狀引腳的「插座」，這些引腳與芯片配合以進(jìn)行一系列測(cè)試。英特爾在其系統(tǒng)集成和制造服務(wù) (SIMS) 工廠生產(chǎn)這些定制測(cè)試板和機(jī)器，我們將在下面介紹。這些板可以測(cè)試多種類型的芯片，而無需更換內(nèi)部測(cè)試板。

測(cè)試后，功能芯片被發(fā)送到卷軸上，以便運(yùn)輸?shù)较乱粋€(gè)生產(chǎn)設(shè)施。這些卷軸很像盒式磁帶，模具以設(shè)定的間隔連接到纏繞在軸上的色帶上。

盡管在上面的圖片中沒有展示得很多，但一支由自動(dòng)引導(dǎo)車（AGV）組成的軍隊(duì)不斷穿梭在通道中，它們?cè)诳諝鈮|的支撐下運(yùn)行，將晶圓/芯片的 FOUP（前開式通用載體）在各臺(tái)機(jī)器之間移動(dòng)，就像測(cè)試單元舉升器一樣。

AGV 的中間部分有一個(gè)機(jī)器臂，用于從生產(chǎn)車間墻壁上的機(jī)械化儲(chǔ)存單元中取出 FOUP。然后，AGV 將 FOUP 運(yùn)送到目的地并將其加載到測(cè)試機(jī)器中。正如您在這個(gè)視頻中所看到的，英特爾在一些設(shè)施中使用自動(dòng)化的軌道引導(dǎo)天花板輸送 FOUP，而在其他設(shè)施中則使用 AGV，這取決于成本和周期時(shí)間要求。

AGV 的每個(gè)角落都有各種傳感器，用于防止與其他 AGV 或人類的碰撞，但似乎傳感器的詳細(xì)信息已被編輯出了圖片。每個(gè)電動(dòng) AGV 可以連續(xù)運(yùn)行約一個(gè)小時(shí)，然后必須返回充電站，這也許可以部分解釋生產(chǎn)車間中有如此多的 AGV 單位。

這些機(jī)器不像從校車聽到的脈沖蜂鳴聲那樣，它們?cè)诘孛嫔涎残袝r(shí)會(huì)播放一系列的音樂般的蜂鳴聲，以提醒人類它們的存在。AGV 車隊(duì)通過自動(dòng)化軟件控制，根據(jù)中央人類控制器的謹(jǐn)慎監(jiān)督路由這些機(jī)器。所有 FOUP 都有 RFID 標(biāo)簽，以確保它們?cè)谶\(yùn)輸過程中得到精確跟蹤。

檳城組裝與測(cè)試 (PGAT）

成品模具卷到達(dá)檳城組裝和測(cè)試 (PGAT) 設(shè)施進(jìn)行處理，該流程包括多個(gè)步驟：

芯片附著：芯片從卷軸上取出并附著到 PCB 基板上。

環(huán)氧樹脂：環(huán)氧樹脂放置在芯片和 PCB 之間，以確保應(yīng)力均勻分布。

蓋連接：將熱界面材料 (TIM) 放置在芯片頂部，然后將集成散熱器 (IHS) 連接到芯片上方的封裝上。

老化：成品 CPU 在高溫和電壓下進(jìn)行壓力測(cè)試，以檢測(cè)缺陷。

測(cè)試：執(zhí)行另一系列電氣測(cè)試以確保功能。

平臺(tái)性能驗(yàn)證 (PPV)：芯片在模擬最終用戶平臺(tái)和條件的環(huán)境中進(jìn)行測(cè)試。

在上面，我們可以看到 PGAT 設(shè)施通過將芯片安裝到 PCB/基板上而創(chuàng)建的復(fù)雜的多芯片芯片封裝。第一張圖顯示了 Ponte Vecchio 芯片在環(huán)氧樹脂應(yīng)用過程之前（右）和之后的情況，環(huán)氧樹脂應(yīng)用過程是在芯片粘合到 PCB 之后進(jìn)行的。正如您所看到的，環(huán)氧樹脂排列在封裝上芯片的邊緣。

芯片連接過程首先將帶有不同類型小芯片的不同卷軸安裝到另一臺(tái)取放機(jī)器中，該機(jī)器剝離所需的芯片并將它們放置在 PCB 上。英特爾通過在 PCB 上安裝四個(gè)芯片來創(chuàng)建 Sapphire Rapids 封裝來演示這一過程。芯片被放置在 PCB 頂部，熱壓機(jī)加熱芯片，將 PCB 上的數(shù)以萬計(jì)的焊料凸塊粘合到芯片底部的焊料凸塊上。該過程將芯片加熱到 300°C 并持續(xù)一段未指定的時(shí)間，從而形成允許芯片與其主機(jī)通信的關(guān)鍵連接。

芯片連接工藝需要絕對(duì)的精度才能精確地匹配焊料凸塊，因此該系統(tǒng)使用先進(jìn)的光學(xué)對(duì)準(zhǔn)將芯片完美地對(duì)準(zhǔn) PCB 上。具有一定柔性的模具還通過真空系統(tǒng)保持完全平坦，該真空系統(tǒng)對(duì)模具的整個(gè)跨度施加吸力。同時(shí)，一個(gè)類似的吸力板將 PCB 固定到位。

熔接到 PCB 上后，芯片和 PCB 之間會(huì)留有微小的氣隙。當(dāng)接下來使用集成散熱器 (IHS) 或最終用戶擰緊 CPU 冷卻器時(shí)，這可能會(huì)導(dǎo)致應(yīng)力不均勻。更不用說芯片使用壽命期間每天發(fā)生的熱膨脹和收縮可能會(huì)導(dǎo)致焊點(diǎn)破裂。

為了解決這個(gè)問題，英特爾在 PCB 和芯片之間應(yīng)用了一層環(huán)氧樹脂，但不會(huì)將流體直接注入氣隙中。相反，一個(gè)噴嘴（或兩個(gè)，在某些情況下）沿著芯片的邊緣施加環(huán)氧樹脂，毛細(xì)管效應(yīng)完成其余的工作，使環(huán)氧樹脂均勻地分布在芯片下方。

英特爾將這種環(huán)氧樹脂應(yīng)用于芯片的一側(cè)、兩側(cè)或三側(cè)，具體取決于芯片的尺寸和復(fù)雜性。您可以在上述視頻的 18 秒處看到毛細(xì)管效應(yīng)的作用。然后，英特爾對(duì)芯片進(jìn)行非破壞性超聲波掃描，以檢查芯片下方環(huán)氧樹脂中的氣隙，盡管我們被告知發(fā)現(xiàn)氣隙的情況很少見。

一些芯片現(xiàn)在轉(zhuǎn)向蓋子連接工藝（移動(dòng)芯片沒有 IHS）。英特爾首先應(yīng)用熱界面材料（TIM），例如用于大多數(shù)主流處理器的標(biāo)準(zhǔn) pTIM（聚合物 TIM），或用于需要更多冷卻的芯片的 sTIM（銦焊料 TIM）。

將 TIM 應(yīng)用到芯片后，在芯片區(qū)域周圍放置粘合劑，集成散熱器 (IHS) 的邊緣將在該區(qū)域與 PCB 配合。然后，機(jī)器將散熱器放置在封裝頂部，并在加熱時(shí)對(duì)其進(jìn)行壓縮。

我們了解到，與標(biāo)準(zhǔn) pTIM 相比，焊料 TIM 需要更長的加熱和壓縮時(shí)間以及更高的溫度。它還要求在施加焊料之前首先為芯片準(zhǔn)備特殊涂層，從而增加了工藝流程的時(shí)間。盡管我們被告知這會(huì)顯著降低吞吐量，但我們沒有得到任何關(guān)于周期率有多長的指示。

然后，處理器會(huì)經(jīng)歷老化測(cè)試過程，該過程在較長時(shí)間內(nèi)采用高溫和電壓來檢查缺陷。與英特爾的其他測(cè)試機(jī)器一樣，定制的高密度老化 (HDBI) 測(cè)試機(jī)器可以并行測(cè)試多個(gè)芯片，以提高測(cè)試吞吐量。英特爾沒有提供完整機(jī)器的任何圖片（部分機(jī)器可以在 SIMS 部分中看到），但它很大。該機(jī)器可以同時(shí)測(cè)試多種類型的芯片，從 Ponte Vecchio 到 Meteor Lake。在這里，根據(jù)芯片的特性和功能單元（CPU 和 GPU 核心）的數(shù)量，將芯片分為不同的變體，從而將芯片分配為 Core i9、i7、i5 或 i3，或者分配為 F - 圖形單元有缺陷的系列型號(hào)。

測(cè)試并不止于此。老化后，芯片將進(jìn)行一系列電氣測(cè)試，然后進(jìn)入模擬實(shí)際使用的平臺(tái)性能驗(yàn)證 (PPV) 階段。PPV 測(cè)試階段使用系統(tǒng)級(jí)測(cè)試機(jī)，在芯片運(yùn)行 Windows 等操作系統(tǒng)時(shí)，用各種實(shí)際工作負(fù)載對(duì)芯片進(jìn)行轟炸，然后在運(yùn)行 Linux 等另一個(gè)操作系統(tǒng)時(shí)循環(huán)進(jìn)行其他測(cè)試。

有些芯片沒有通過這些嚴(yán)格的測(cè)試，因此它們需要前往故障分析實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行進(jìn)一步檢查。這些有缺陷的芯片最終會(huì)進(jìn)入故障分析實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行一系列測(cè)試，以確定故障的性質(zhì)，然后，如果需要的話，進(jìn)行一系列可能具有破壞性的更深入的測(cè)試。

有缺陷的芯片在頂部監(jiān)視器上運(yùn)行程序，而功能齊全的芯片在下面的監(jiān)視器上運(yùn)行。可以看到一系列偽影，這些偽影表現(xiàn)為有缺陷芯片上顯示器右下角的亮光，這表明芯片中存在錯(cuò)誤。

該芯片在整個(gè)制造過程中通過了多層測(cè)試，但在 PPV 階段發(fā)現(xiàn)了缺陷。正如您可以想象的那樣，在完全通過壓力和電氣錯(cuò)誤測(cè)試的芯片中找到此類隨機(jī)錯(cuò)誤可能是一項(xiàng)艱巨的任務(wù)，但找到問題的根源可能更具挑戰(zhàn)性。

英特爾采用了一系列測(cè)試技術(shù)，包括超聲波、紅外線和聲納，來隔離缺陷并研究故障處理器。定位缺陷后，可以使用破壞性方法（例如研磨或使用離子束）進(jìn)一步研究該問題。這些信息會(huì)反饋給設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)，以幫助開發(fā)更新的處理器步驟或改進(jìn)生產(chǎn)流程，以消除經(jīng)常出現(xiàn)的錯(cuò)誤（如有必要）。

馬來西亞設(shè)計(jì)與開發(fā)實(shí)驗(yàn)室（MDDL）

馬來西亞設(shè)計(jì)與開發(fā)實(shí)驗(yàn)室 (MDDL) 負(fù)責(zé)大規(guī)模測(cè)試，以幫助驗(yàn)證新的處理器設(shè)計(jì)和 IP。該領(lǐng)域的團(tuán)隊(duì)致力于預(yù)發(fā)布芯片的開發(fā)，并通過一系列實(shí)際測(cè)試來幫助驗(yàn)證核心 IP，例如 E 核和 P 核芯片、SoC 設(shè)計(jì)和芯片組。

毫不奇怪，這是我們?cè)诼眯兄锌吹降氖匦l(wèi)最嚴(yán)密的區(qū)域之一。我們?cè)谝粋€(gè)區(qū)域進(jìn)行了有關(guān)英特爾未來 E 核的演示，奇怪的是，這個(gè)區(qū)域的過道上都是空的貨架。我們被告知該地區(qū)的系統(tǒng)在我們到達(dá)之前已全部被拆除，因?yàn)樗麄冋跍y(cè)試未發(fā)布的產(chǎn)品。值得注意的是，該區(qū)域用于我們的「下一代 E-Core」演示，因此可以安全地假設(shè)正在測(cè)試的芯片屬于 Sierra Forest 品種。

這些團(tuán)隊(duì)還負(fù)責(zé)新處理器的功率和熱特性分析，幫助最終調(diào)整電壓和頻率的正確組合，以確保穩(wěn)定運(yùn)行。其他團(tuán)隊(duì)與英特爾的客戶合作，幫助他們開發(fā)高度調(diào)整的系統(tǒng)設(shè)計(jì)以適應(yīng)最新的芯片，通常是直接自己進(jìn)行調(diào)整，有時(shí)則通過提供參考板和設(shè)計(jì)。

系統(tǒng)集成和制造服務(wù) (SIMS)

許多人不知道的是，英特爾擁有自己的裝配線，為其全球工廠生產(chǎn)高科技測(cè)試設(shè)備，其總部位于居林。

系統(tǒng)集成和制造服務(wù) (SIMS) 工廠生產(chǎn)英特爾高密度老化 (HDBI) 測(cè)試儀等測(cè)試設(shè)備，用于對(duì)英特爾處理器進(jìn)行老化壓力測(cè)試，正如我們?cè)诮M裝和測(cè)試部分中概述的那樣。

該組還包括高密度模塊化測(cè)試儀，英特爾用于在將其芯片發(fā)送到 PCB 之前對(duì)其進(jìn)行測(cè)試和分類，以及系統(tǒng)級(jí)測(cè)試儀機(jī)器，用于在實(shí)際條件下測(cè)試并連接實(shí)際操作系統(tǒng)和外圍設(shè)備到主機(jī)系統(tǒng)。

該小組還創(chuàng)建了英特爾的參考驗(yàn)證平臺(tái) (RVP)，這是在任何新芯片的開發(fā)階段使用的定制主板。事實(shí)上，他們制造了我們幾年前在英特爾超頻實(shí)驗(yàn)室看到的平臺(tái)，更不用說英特爾在其全球設(shè)施中用于測(cè)試其產(chǎn)品的許多其他設(shè)備了。

這些產(chǎn)品主要是通過體力勞動(dòng)制造的，這方面沒有太多自動(dòng)化，但英特爾自己制造這些產(chǎn)品，以保護(hù)其專有內(nèi)部技術(shù)的發(fā)展。

最后的想法

英特爾擁有大量尖端芯片封裝技術(shù)，這不僅有助于它通過 Meteor Lake 轉(zhuǎn)向基于小芯片的設(shè)計(jì)（英特爾的說法稱為「tiles」），而且還可以將其封裝服務(wù)出售給其他公司，作為其一部分英特爾代工服務(wù)計(jì)劃。事實(shí)上，英特爾的第一批 IFS 客戶就被其封裝服務(wù)所吸引。由于目前封裝產(chǎn)能短缺導(dǎo)致英偉達(dá)的 AI GPU 短缺（臺(tái)積電稱這一問題在一年半內(nèi)無法解決），可以肯定的是，英特爾將在這些服務(wù)上看到更多的興趣。

在封裝方面，英特爾近期最大的目標(biāo)是擴(kuò)大其先進(jìn)封裝業(yè)務(wù)的規(guī)模。Meteor Lake 代表英特爾首次在其大批量客戶端處理器系列中使用先進(jìn)封裝，這可能是一項(xiàng)棘手的工作。消費(fèi)市場需要大量出貨，英特爾計(jì)劃到 2025 年將其先進(jìn)封裝產(chǎn)能翻兩番，其中除了在美國檳城和 Rio Ranco 的投資外，還包括在居林投資 70 億美元建設(shè)新工廠。該公司甚至還承諾在波蘭建造一座先進(jìn)的封裝工廠，盡管這一努力的時(shí)間表仍然在變化。

然而，英特爾也面臨著挑戰(zhàn)：成本。先進(jìn)封裝的成本總是高于當(dāng)今大多數(shù)芯片所使用的標(biāo)準(zhǔn)單芯片封裝工藝，在消費(fèi)市場中，這可能會(huì)限制其對(duì)追求性能優(yōu)勢(shì)的高端型號(hào)的適用性。我們可以預(yù)計(jì)這些成本最終會(huì)隨著時(shí)間的推移而降低，但它們?nèi)匀皇怯⑻貭?Meteor Lake 系列芯片的一個(gè)因素，也許后續(xù)的 Arrow 和 Lunar Lake 處理器將采用類似的 3D Foveros 設(shè)計(jì)。

是的，將芯片與多個(gè)其他較舊且較便宜的工藝節(jié)點(diǎn)封裝在一起的能力可以降低總體成本，英特爾正在利用這一優(yōu)勢(shì)，為其 GPU、SoC 和 I/O 模塊采用從臺(tái)積電外部采購的模塊。然而，它仍然比使用其他更簡單的封裝形式更昂貴，例如 AMD 與其 Ryzen 和 EPYC 系列一起使用的基于 SERDES 的互連，這些互連也利用了不同工藝節(jié)點(diǎn)的組合。為了使先進(jìn)封裝從經(jīng)濟(jì)角度獲得回報(bào)，最終產(chǎn)品必須提供足夠的性能或功耗優(yōu)勢(shì)，以證明額外成本是合理的。

英特爾尚未透露最初的 Meteor Lake 芯片的細(xì)節(jié)，但它們顯然不會(huì)用于高端臺(tái)式機(jī)型號(hào)——據(jù)稱英特爾將繼續(xù)依賴單芯片處理器來滿足該細(xì)分市場的需求，而 Meteor Lake 可能主要針對(duì)移動(dòng)應(yīng)用程序。目前還不清楚 Meteor Lake 是否將包含英特爾的所有移動(dòng)產(chǎn)品或僅包含高端型號(hào)的子集。

當(dāng)然，英特爾還推出了大量大批量多芯片服務(wù)器芯片，例如 Sapphire Rapids。但在這里我們看到英特爾在中端和低端型號(hào)中仍然依賴單芯片處理器，大概是出于成本原因。規(guī)模經(jīng)濟(jì)應(yīng)該對(duì)此有所幫助，但我們也預(yù)計(jì) Emerald Rapids 和 Granite Rapids 可以采取類似的方法，多芯片芯片僅用于產(chǎn)品堆棧的上層。

降低成本的關(guān)鍵往往只是獲得大規(guī)模生產(chǎn)的效率，而英特爾在這方面有一個(gè)堅(jiān)實(shí)而快速的擴(kuò)張計(jì)劃，可以使其在未來幾年內(nèi)處于先進(jìn)封裝產(chǎn)能的前沿。更不用說在大批量包裝操作方面擁有豐富的經(jīng)驗(yàn)了。然而，臺(tái)積電等其他公司也擁有有前途的技術(shù)，這些技術(shù)將使英特爾保持警惕，因?yàn)槠渲饕偁帉?duì)手正在為其他競爭對(duì)手提供動(dòng)力。

沒有其他 IDM 能夠像英特爾那樣以領(lǐng)先的規(guī)模運(yùn)營，但該公司過去在工藝節(jié)點(diǎn)技術(shù)和芯片設(shè)計(jì)方面的失誤給該公司留下了陰影，而這種陰影現(xiàn)在才剛剛開始顯現(xiàn)出來。然而，與我們經(jīng)常讀到的有關(guān)英特爾狀況的負(fù)面新聞不同，其馬來西亞工廠的員工充滿樂觀，他們的共同目標(biāo)是讓公司恢復(fù)昔日的輝煌。

英特爾在四年內(nèi)開發(fā)出前所未有的五個(gè)節(jié)點(diǎn)（技術(shù)上是六個(gè)），其在工藝技術(shù)方面的進(jìn)步對(duì)于重新獲得領(lǐng)導(dǎo)地位至關(guān)重要，但在全面恢復(fù)計(jì)劃有時(shí)間實(shí)施之前，其封裝技術(shù)可能成為無名英雄有助于抵消落后于競爭對(duì)手一兩個(gè)節(jié)點(diǎn)的影響。