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英特尔大连工厂:高度自动化的存储晶圆制造与研发基地

时间:2023-03-20 17:03:59 科技观察

【.com原创文章】当今数字时代,芯片无处不在。从计算和存储到网络连接,一切都取决于芯片。由于芯片的设计和生产极其复杂,投资巨大,很少有公司涉足半导体领域。作为全球知名的半导体芯片研发厂商,英特尔深耕芯片领域50余年,积累了丰富的芯片设计、研发和制造经验,并在全球建立了制造工厂。其中,位于中国大连的英特尔工厂是英特尔自1992年在爱尔兰建立F10晶圆厂以来的第一座新晶圆厂,也是英特尔在亚洲的第一座晶圆制造厂,总投资250亿美元,拥有总建筑面积16.3万平方米,其中洁净车间1.5万平方米。  近日,记者与其他媒体朋友一起来到大连,跟随英特尔员工的脚步,参观了亚洲第一晶圆制造工厂,并首次参观了存储晶圆制造和科研工厂。自动化生产车间给记者留下了深刻印象。英特尔非易失性存储解决方案事业部副总裁、英特尔大连存储技术与制造基地总经理梁志权告诉记者,英特尔的存储技术主要分为两种:一种是3DNAND,一种是Optane。英特尔大连工厂主要专注于3DNAND存储技术。据介绍,英特尔大连工厂又称“DMTM”(大连存储技术与制造),不仅是一个大型生产基地,还负责部分研发工作。英特尔非易失性存储解决方案事业部副总裁、英特尔大连存储技术与制造基地总经理梁志权,一个是晶圆制造工厂,一个是封测工厂。据梁志全介绍,2007年奠基后,作为亚洲唯一的晶圆制造厂,大连厂于2015年转型为3DNAND存储技术厂,一年后实现量产,并推出全新68A成立于2017年的工厂。  资料显示,2015年英特尔宣布将投资55亿美元(这是迄今为止英特尔在中国最大的单笔投资),将大连工厂升级为英特尔的“非易失性存储器”制造工厂。该投资项目将使大连晶圆厂成为英特尔非易失性存储器产品集成电路全球制造网络中目前采用最先进300mm晶圆技术的生产中心之一。目前,大连工厂采用英特尔自主设计的MES系统,生产自动化程度很高。参观之间虽然隔着厚厚的一层玻璃,但依然可以看到车间顶层的机器人正在有条不紊地生产,整个车间只有几名工作人员在忙碌。据介绍,大多数时候,工人们只需在座位上远程监控机器人生产,整个车间基本可以实现自动化作业。  之所以将机器人放在车间顶层,英特尔中国非易失性存储事业部总经理刘刚表示,这个工厂的建设不算设备,每平方米的成本有达到几千美元,所以它可以节省任何站点大小是很重要的。所以把储物部分放在天花板上是很有讲究的,可以提高不少效率。  大连工厂成立仅两年,就获得了英特尔公司内部的最高团体奖:质量金奖。谈及获得的荣誉,梁志全表示,英特尔质量金奖成立两年内,没有其他分公司能获得,大连工厂是第一个,也是唯一一个。他们之所以能够获得如此高的奖项,与大连人能够按照操作规程、步步为营、纪律严明是分不开的。  采用IntelFloatingGate技术增加存储容量,提高稳定性和可靠性  对于Intel的Optane想必大家都不陌生。谈及英特尔傲腾技术及其对应产品和解决方案的主要瓶颈,记者再次介绍了采用“存储金字塔”存储架构的英特尔傲腾技术及其对应产品和解决方案,让记者对傲腾。英特尔中国非易失性存储事业部总经理刘刚  不过,与Optane相比,采用英特尔FloatingGate(浮栅设计)技术架构的新一代NANDSSD更吸引记者的眼球,而新的首发第二代NANDSSD已经在大连工厂开始量产。  一个存储单元能不能存储数据,或者能达到什么级别的存储数据,取决于它俘获了多少电子;它可以存储多长时间取决于电子是否会逃逸。目前NANDSSD有两种实现方式:一种是IntelFloatingGate,另一种是ChargeTrap(电荷收集设计)。打开,电子通过隧道效应被捕获。ChargeTrap技术架构的上下两层都是靠中间的绝缘体来捕获电荷,电子进入后不会跑掉。然而,由于ChargeTrap架构的上下层是相连的,它依赖于绝缘材料来隔离电子。当层数增加时,上下层之间的距离会越来越小,在长期储存过程中会出现电子。逃生情况。(如下图所示)  如果采用ChargeTrap技术架构达到100层以上,甚至下一代达到200层,刻蚀工艺会越来越难。但采用FloatingGate技术架构,无论是对工艺还是对工厂都有极高的要求。  除了FloatingGate技术架构之外,控制存储电路的存储位置也是一个技术难题。Intel把它放在存储介质下面,大大节省了面积。原理类似于高层住宅区的地下车库。刘刚表示,由于英特尔采用统一架构,中间不需要分开,也不需要在外面加装CMOS控制电路,控制电路不会占用芯片面积,增加芯片面积。效率至少提高10%。(如下图所示)  除了以上两种增加存储容量的方式,刘刚还介绍了第三种技术方案,即在能够稳定可靠地捕获电子数量的情况下,通过分离更多电子级实现更大的存储容量。据刘刚介绍,最初的SLC只有0和1两个态,后来的MLC有4个态,发展到TLC就变成了8个态,而QLC有16个态,因为每单位电子可以增加。数,稳定可靠实现16种状态增殖,使存储密度得到很好的提升。  刘钢说,5年后,电子的水平,用户看书就能看出来。如果使用ChargeTrap技术,假设上下两部分是绝缘的,就会产生非常大的损耗。采用IntelFloatingGate技术,变化会非常小。因此,IntelFloatingGate技术用在存储上会更加稳定可靠。(如下图所示)  据介绍,目前英特尔大连工厂已经开始生产96层存储产品,到2020年,提供给合作伙伴和客户的产品将达到144层。通过144层+QLC,可以稳定的捕获电子,让用户数据中心的存储更加可靠。(如下图所示)  此外,Intel除了提高每颗芯片的密度外,还采用了新的FormFactor技术,使得单行存储密度达到32TB,1PB的密度可以在1U服务器中实现。这增加了密度、节省了存储空间并节省了电力。(如下图所示)  除了QLC,Intel已经开始布局PLC。每个Cell可以实现32个电子态,进一步提高密度。这也充分证明了英特尔在存储生产技术、架构和制造工艺方面的领先地位。性别。  与浪潮联合推广傲腾存储平台,加速数据中心存储转型  为推动傲腾存储平台在数据中心的应用,英特尔也积极与合作伙伴共同推动实施Optane存储平台加速数据中心存储变革。此次在大连工厂参观期间,记者见证了英特尔与浪潮的合作。  英特尔与浪潮的合作可以追溯到十多年前。双方在服务器、存储等IT基础设施领域保持深入合作,积极探索各种新技术的应用和推广。本次战略合作聚焦固态存储技术领域。作为业界首款兼具内存和存储属性的固态硬盘,英特尔傲腾固态硬盘基于NVMe协议。单盘性能最高可达50万IOPS,时延在30微秒以内,刷新记录。数据中心存储介质的性能瓶颈被称为“数据存储领域的重大突破”。浪潮存储的优势在于系统和应用能力。面对新数据、新存储需求,浪潮全面推进分布式存储、全闪存、混合闪存等多产品组合。全球两大厂商之一,在Gartner分布式文件存储关键能力报告中表现优异,产品竞争力位居全球前三、国内第一。  浪潮存储产品部副总经理孙斌  据浪潮存储产品部副总经理孙斌介绍,在固态存储技术领域,浪潮与英特尔近期联合推出了双-portOptaneSSD作为一个高速缓存的全闪存存储平台,通过架构设计和InTier智能数据分层算法优化,提升了整体存储平台的性能,提高了用户应用程序的效率;另一方面,将联合推出行业场景解决方案,结合金融、交通、政务云数据库、AI处理等在能源等行业的应用,双方在技术、测试、解决方案等方面紧密合作促进行业用户在全闪存存储平台上部署实时业务。【原创稿件,合作网站转载请注明原作者和出处为.com】