fab 是什麼?半導體說的 fab、「進 fab」是什麼意思?
fab 是晶圓廠的英文簡稱,來自 fabrication facility 或 fabrication plant,直譯是「製造廠」。在半導體業,fab 專指把晶片一層一層做在晶圓上的工廠;英文也常說 wafer fab 或 chip fab。設計好的電路,就是在 fab 裡變成真的東西。
台灣業界講話常直接用這個英文字:「在 fab 上班」「等一下要進 fab」。這篇從這個字講起,每一段短短講完;想多知道哪一段,再點進去讀。
fab 是哪個英文的縮寫?
fabricate 是英文的「製造」,fabrication 是它的名詞。做晶片的工廠,英文叫 fabrication plant 或 fabrication facility,簡稱就取前面三個字母:fab。好幾座,就是 fabs。
日常英文裡,fab 也可能是 fabulous(很棒)的口語縮寫,跟工廠無關。看前後文就分得出來:跟晶片、晶圓、無塵室一起出現的 fab,就是晶圓廠。
「進 fab」是什麼意思?
這是台灣業界的口語,常見兩種意思:
- 走進無塵室裡的生產線。晶圓廠的工程師,很多時候在無塵室外面的辦公室看數據、開會;要看機台、拿晶圓,才「進 fab」。進去之前,要換上從頭包到腳的無塵衣,再過風淋室:一個小房間,噴嘴吹出很強的乾淨空氣,把衣服表面的微粒吹掉。出來,再換回自己的衣服。為什麼要穿成這樣,見「無塵室為什麼要穿全身無塵衣?」。
- 去晶圓廠上班。「畢業想進 fab」,就是想到晶圓廠工作。晶圓廠裡有哪些工作,見「半導體業有哪些職位?」。
所以同一句「我在 fab」,可能是「我現在人在無塵室裡」,也可能是「我在晶圓廠工作」。
fab 跟 foundry 差在哪?
一句話:fab 是一個地方,foundry 是一種生意。
- fab 是工廠本身:廠房、無塵室、機台。
- foundry(晶圓代工)是幫別的公司做晶片的生意:晶片是客戶設計的,代工廠照著做,自己不賣晶片。foundry 這個字原本是「鑄造廠」,後來也用來叫這種公司。
用廚房來想:fab 是廚房;foundry 像一間中央廚房,接很多品牌的訂單,照別人的食譜煮。中央廚房一定有廚房,但有廚房的不一定是中央廚房:自己設計、自己做晶片的公司(叫 IDM),也有自己的 fab,只是做的是自己的晶片。
也有人把 fab 和 foundry 混著用。看新聞時這樣分就好:說「蓋一座新 fab」,是在講蓋工廠;說「foundry」,是在講這家公司做的是代工這門生意。代工怎麼做,見「新聞說的「晶圓代工」是什麼?」。
fab 裡面有什麼?
- 無塵室:晶片真正做出來的地方,也是 fab 的中心。天花板吹下過濾過的風,從有孔的地板流走,空氣比一般房間乾淨很多(無塵室有多乾淨?)。
- 七個製程區:黃光、蝕刻、薄膜、CMP、爐管、離子植入、清洗。同一種工作的機台放在一起,晶圓在這些區之間來回走幾百道步驟,要幾週到幾個月(晶圓廠七個製程區各在做什麼?、晶片是怎麼做出來的?)。
- 搬運:晶圓裝在密封的 FOUP 裡,由天花板軌道上的天車送到機台門口(晶圓怎麼在廠裡移動?)。
- 量測和測試:重要的步驟做完都要量:膜多厚、線多寬、有沒有多出來的微粒。整批做完、出廠之前,還要做 WAT(晶圓允收測試),量晶片之間專門留給量測的測試鍵,看這一批做得對不對(晶圓廠怎麼知道做對了沒?)。每一顆晶片的針測,常送到封測廠或專門的測試廠做。
- 廠務層:無塵室樓下那一層,英文叫 subfab。機台的真空泵浦、尾氣處理、氣體和藥液的管路,很多放在這裡,盡量排在樓上那台機台的下方附近。整座廠要的電、超純水、氣體和化學品,由廠務供應(廠務工程師在做什麼?)。
無塵室外面,還有工程師的辦公室,和廠務看全廠水電氣的中控室。機台很貴,晶圓一做就是幾週到幾個月,所以 fab 一年到頭都在跑,人輪班顧著(晶圓廠為什麼 24 小時不停?)。
fab、封測廠、IC 設計公司差在哪?
一顆晶片(IC 是它的正式名字),常常經過這三種地方:
| IC 設計公司 | fab(晶圓廠) | 封測廠 | |
|---|---|---|---|
| 做什麼 | 在電腦上設計電路,交出設計圖 | 照設計,把電路一層一層做在晶圓上 | 把晶片測過、切開、包好,再測一次 |
| 手上的東西 | 設計檔 | 一整片一整片的晶圓 | 一顆一顆的晶片 |
| 在哪裡工作 | 辦公室,電腦前 | 辦公室和無塵室之間 | 辦公室和無塵室之間;無塵室多半沒有晶圓廠那麼嚴 |
| 多讀一篇 | IC 設計(VLSI)和晶圓廠的工作差在哪? | 晶片是怎麼做出來的? | OSAT 是什麼?封測廠在做什麼? |
順序是這樣:設計公司把設計交出去,做成印電路用的光罩;晶圓在 fab 裡做好,再送到封測廠。產業常把 fab 這一段叫「前段」,封測叫「後段」。
fabless 是什麼意思?
fabless 就是「沒有 fab」:只設計晶片,沒有自己的晶圓廠。設計交給晶圓代工廠做,封裝測試再交給封測廠。中文常說的「IC 設計公司」,多半就是這一種。用前面的比喻,它像一個只設計菜單、自己沒有廚房的餐飲品牌。
為什麼不自己蓋廠?因為 fab 非常貴。最先進的 fab,蓋一座、放滿機台,要花數十億到上百億美元;蓋好之後,還要一直排滿貨才划得來。不蓋廠,錢和人都能放在設計上;代價是要跟代工廠排時間、排產能。
跟 fabless 相對的,是自己設計、也有自己 fab 的公司,就是前面說的 IDM(整合元件製造商)。三種公司怎麼分工、為什麼會這樣分,「新聞說的「晶圓代工」是什麼?」用餐廳的比喻講過。半導體以外,也有人用 fabless 來說「不自己蓋工廠,只做設計和銷售」的公司。
在 fab24hr 裡
fab24hr 這個名字裡的 fab,就是晶圓廠。遊戲的舞台是虛構的研發線、量產廠和封測廠:「打工人的一天」三個地方都能選;主線「晶片的一生」跟著一顆虛構的助聽器晶片,從研發線、量產廠走到封測廠。從辦公區走進無塵室,都要先換無塵衣、過風淋室,常常一天要進出好幾趟;當量產廠的廠務工程師,還要走下樓到廠務層。想在 fab 裡過一班:按「進廠」、選「打工人的一天」,在「今天你是」卡片上點研發線、量產廠或封測廠,左右滑到那個工作,有分區的再點一區。研發線和量產廠差在哪,見「研發線和量產廠差在哪?」;風淋室和廠務層裡面長什麼樣子,在「晶圓廠的機台,拆開來看」看得到。遊戲裡的公司、人物、機台編號和數字都是虛構的;fab 是什麼、裡面有什麼,照公開的一般資料寫。其他行話可以到「半導體晶圓廠的行話,白話解釋」查。
在遊戲裡你會在哪裡遇到它遊戲的舞台就是虛構的 fab:研發線、量產廠,再加上一座封測廠。從辦公區走進無塵室,要先換無塵衣、過風淋室,這就是「進 fab」;量產廠的樓下還有廠務層。
在 fab24hr 裡,你常常一天要「進 fab」好幾趟:換好無塵衣、過風淋室,機台和晶圓在裡面等你。
進廠,走進一座虛構的 fab給老師:這一篇可以搭配「在課堂上玩 fab24hr」用在課堂上。
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