【生活分享】投資護國神山台積電，還要來些晶片生產的硬知識！

台積電帶著台股和台灣經濟向前，但半導體生產不僅要消耗大量的水、電，還要投注許多的高階人力，再來高階半導體設備的投資也是關鍵。這篇文章來跟大家分享一些晶片製程的知識，以及台積電的神隊友 - 艾司摩爾 (ASML)。

先來認識晶片製作流程

半導體的晶片製作流程相當複雜，但基本上是由以下幾個步驟組成：

1. 晶圓準備 (Wafter Preparation)
   晶圓經過清洗、拋光、研磨，準備用來作為製造電子元件的基板。
   
   
2. 圖案移轉 (Pattern Transfer)
   利用投影技術，搭配 光罩 來區隔晶圓表面的保護膜，讓製程能不斷進化的關鍵。
   
   
3. 摻雜 (Doping)
   為純的本質半導體引入雜質，讓電氣屬性能產生改變。
   
   
4. 沉積 (Deposition)
   沉積製程會產生介電層 (絕緣) 和金屬材料層 (導電)。
   
   
5. 蝕刻 (Etching)
   利用化學途徑來移除特定的沉積部分，這裡的失誤將造成難以恢復的晶圓報廢。
   
   
6. 封裝 (Packaging)
   將半導體元件包覆進一個載體或外殼，外殼的材料可以是金屬、塑膠、玻璃、陶瓷。

▲ 半導體晶片的製造流程相當複雜

台積電的神隊友

在台積電半導體製程領先全球的背後，荷蘭的半導體設備商「艾司摩爾」(ASML, Advanced Semiconductor Materials Lithography) 扮演著最強大的技術後盾。

因為他們最重要的產品 - 曝光機 (Aligner)，會利用紫外線準分子雷射，穿過模版去除晶圓保護膜。這段程序不僅定義了晶片的關鍵尺寸，還會佔據整個製造流程中的 35% 的成本。(也就是前段晶片製程的第 2 階段)

曝光相當於「投影機」的概念，先用塗佈設備將光阻劑 (Photoresist) 均勻旋塗在晶圓表面，經歷多次步進式的曝光和顯影處理，最終在晶圓表面生成所需的電路圖案。

▲ 曝光機在晶片製造上扮演了很重要的角色，後續流程都是依照它為指引

艾司摩爾同時在歐洲和美國納斯達克 (Nasdaq) 上市，不僅在世界同類產品中有 90％ 的市佔率，在 14 奈米製程內的極紫外光 (EUV) 更有 100% 的市佔率，可以說和高階半導體設備畫上等號。

據艾司摩爾執行長克里斯托夫‧富凱 (Christophe Fouquet) 表示，由於美國禁止對中國出口極紫外光曝光機，中國和 Intel、台積電、三星等行業巨頭至少有 10 到 15 年的差距。

▲ 艾司摩爾執行長表示曝光機是半導體開發的領先關鍵

曝光機居然怕這些東西？

艾司摩爾近期推出了新一代高數值孔徑極紫外光 (High NA EUV) 的曝光設備，其售價高達 3.7 億美元 (約台幣121億元)，相當於 3 架 F-35戰鬥機的價格，但這種高價設備的致命弱點居然是地震和牛隻放屁。

艾司摩爾有上萬名工程師遍佈全球各地，其高效的後勤團隊隨時要為客戶解決突發狀況。對台積電而言，「地震」是他們最主要的擔憂，這對精密儀器的損害可以被理解，但還需要擔心「牛隻放屁」是怎樣？

原來是過去 CPU 巨頭英特爾 (Intel) 也曾發生過曝光機異常，工程師溯源發現附近有個飼養數百頭乳牛的牧場，這些牛隻每天都會放屁產生大量甲烷。一旦風向改變，這些甲烷就會通過空氣淨化器進到無塵室，進而影響曝光機效能。

但據原廠工程師分享，除了這類罕見事件外，曝光機的故障率極低。後來，英特爾也吸取了這個教訓，之後的晶圓廠都會避免在牧場附近興建。

▲ 地震和牛隻放屁居然是曝光機的超級硬傷

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