晶片的一生

一顆晶片從設計到交到使用者手上

一顆晶片從設計好，到裝進產品、交到使用者手上，大致要經過四個地方：設計公司把設計圖交給晶圓廠，做成光罩；晶圓廠在晶圓上把電路一層一層做出來，這是一般說的「前段」；封測廠把每一顆晶片測過、切開、包起來再測一次，這是「後段」；最後在客戶的工廠裝進產品。這一頁照順序講每一段在做什麼。每一段也對到 fab24hr 的主線故事「晶片的一生」：序章加 12 章，跟著一顆虛構的助聽器晶片「螢火」走完全程，下面每一段都可以直接從那一章開始玩。

一張表看完

下線與光罩

晶片的設計做完、檢查過（有沒有違反工廠的設計規則、畫出來的跟電路圖對不對得上），設計公司把最後的設計圖交給晶圓廠，這一步叫下線（tape-out）。設計圖接著被做成一套光罩：每一層圖案一片，像曝光用的底片，一套常常有幾十片。下線之後還想改設計，就得重做光罩，又貴、又要多等好幾個月，所以下線前的檢查特別仔細。

在遊戲裡

主線的序章，在第 1 章開始之前用幾段話講完，不用玩：一家做助聽器的小公司，第一次自己設計的晶片「螢火」，要讓鈕扣電池多撐好幾天（公司的創辦人沈小姐，自己的父親就戴著助聽器）；它的設計交給晶圓廠，做成了一套光罩。

從第 1 章開始玩 →

研發線試產

新的製程、新的產品，常常先在晶圓廠的研發線做出第一批，叫試產，目的是找問題、量良率。同一批晶圓會分成幾組、每組只改一個條件（分片實驗），也會故意把幾片做得偏快、偏慢（角落），看設計撐不撐得住工廠一定會有的偏差；做完先量切割道上的測試鍵（WAT），再把每一顆晶片測一遍、畫成晶圓圖。可靠度也要先驗：常見的 HTOL 是三批、每批 77 顆，在高溫下加電連續跑 1000 小時，一顆都不能壞。做穩了、通過技轉審查，條件寫成量產照著做的標準製程（POR），才交給量產廠。

在遊戲裡

第一幕・研發線（第 1–4 章）：你是研發整合工程師，決定第一批 12 片晶圓怎麼分、從晶圓圖上壞的形狀找原因、在技轉審查前一晚決定要不要風險投片；第 4 章換成研發製程工程師，在交給量產廠的標準製程最後一格，寫下一個警報的上限。這四章的決定，後面的人都會接到。

從第 1 章開始玩 →

量產

交給量產廠之後，晶圓照著標準製程大量生產，這是一般說的「前段」：長一層薄膜、用黃光把圖案印上去、蝕刻刻出來、清洗，再換下一層，一層一層疊上去。一批晶圓從投片到做完，常要好幾週到幾個月；機台二十四小時不停，出事的時候，半夜也有人接電話。做完之後量一次 WAT，晶圓才裝箱，送到封測廠。

在遊戲裡

第二幕・量產廠（第 5–8 章）：研發線試產的大約半年後，螢火的一批貨 H-2417 卡在蝕刻機 ETCH-03 裡。你是製程工程師：凌晨 02:47 的電話、早上救火、下午手動補蝕刻、晚上那一盞黃燈；第 4 章寫進標準製程的那個上限，會在這一天被接到。同一天，製造部、設備、黃光工程師看到的是另一件事，在「打工人的一天」換個位子玩。

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晶圓測試

晶圓送到封測廠（或專門的測試廠），切開之前，先把每一顆晶片測一遍：探針卡上很細的針扎在晶片的接點上，測試機照測試程式一項一項量，這叫晶圓測試，也叫針測或 CP。測完的每一顆分進一個 bin：好的一格，壞的照壞法各一格；結果照位置畫成晶圓圖，之後只有好的會被拿去封裝。上下限定在哪是一種取捨：卡得太緊，好的也被擋掉；放得太寬，壞的就流到客戶手上。

在遊戲裡

第三幕・封測廠，第 9 章「待機電流」：你是測試工程師，螢火第一批量產的晶圓到了。先從 bin 柏拉圖找出最多的那一種不良，再看它在晶圓上的哪裡，最後在待機電流的分布圖上，決定上限畫在哪；研發線有沒有跑偏快的那一組（FF），決定你手上有沒有數字可以對。

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封裝

封裝是把晶片裝進一個保護它、也接得上電路板的外殼。晶圓先從背面磨薄，再切割成一顆一顆；遊戲裡的螢火做成 SiP 小模組：先在一塊小底板上印錫膏、放上小電阻和電容，過爐焊好（打件）；晶片用膠固定在底板上（黏晶），再用比頭髮還細的金屬線把晶片的接點連到底板（打線），最後用塑膠包起來（封膠）、切成一顆一顆。線黏得牢不牢，要抽幾顆做拉力測試：把線拉到斷，看用了多大力、斷在哪裡；封好之後從外面看不到線，要照 X 光。

在遊戲裡

第 10 章「球掀起來了」：你是封裝製程工程師。跟著線長走一遍封裝線，然後打線機的拉力抽測有兩條不對：線一端的小球，整顆從接點上掀起來。要停下機台、換劈刀重調，當天打好的每一盤都重新抽測，還是繼續打、抽測改成每兩小時一次？

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成品測試與可靠度

封好的模組要再測一次，叫成品測試：線可能沒接好，有些特性也會在封裝之後改變；分類機把一顆顆送進測試座，好的壞的分開放。可靠度問的是「用一陣子會不會壞」：電子零件壞掉的機率畫起來像浴缸，剛做好時比較容易壞（早期失效），中間很長一段很少壞，用久了又變多。出貨前可以抽一部分，在高溫下加電跑兩天到一週，看壞了幾顆，估這一批早期失效多不多；但抽樣只能估，挑不掉每一顆弱的。要把每一顆都先跑一段（預燒），除了一兩天的時間，還要做專用的治具，一般的消費性產品很少每顆都做。新產品上市前的 HTOL 只做一次，量產之後改成定期抽樣，不是每一批出貨前都要等。

在遊戲裡

第 11 章「出貨前一晚」：你是封測廠的客戶窗口。品保跟你一項一項對出貨前清單，前面幾章的決定在這裡變成綠的或黃的；客戶問明天能不能出貨，你決定先抽樣跑兩天，還是照常出貨。

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出貨與防潮包裝

測好的零件一顆一顆放進長條塑膠帶的小格子，捲成一盤，叫捲帶：客戶的機器會自動一顆顆吸起來用。塑膠封裝會吸空氣裡的水氣，焊上電路板過爐的時候，吸進去的水一下變成蒸氣，封裝可能裂開；所以怕潮的零件要烘乾、裝進防潮袋，放乾燥劑和受潮會變色的濕度卡再封起來，這叫防潮包裝。袋子外面貼上提醒怕潮的警示標籤，和寫著料號、數量、批號、日期碼的標籤：出了問題，才追得回是哪一批晶圓、哪一次封裝。

在遊戲裡

第 11 章的最後一站是出貨區：捲帶、乾燥劑、濕度卡、防潮袋。你在出貨單上簽名，或寫下「暫停」。

從第 11 章開始玩 →

裝進產品，交到使用者手上

捲帶送到客戶的組裝廠，機器把零件一顆顆放上電路板、過爐焊好，再裝進產品。遊戲裡的產品是一副助聽器：麥克風收音、放大，再從小喇叭送進耳朵，靠一顆鋅空氣電池供電，撕掉貼紙才開始有電，一顆大約撐幾天到兩週。晶片待機時漏的電越少，電池撐得越久；如果晶片有毛病，多半在使用的頭幾週到幾個月出現，那時候就是退貨，把壞掉的拆開來找原因（失效分析）。

在遊戲裡

終章「交到他手上」：你是沈爸爸，退休的國小老師，戴助聽器第五年。女兒帶回她公司做的第一副助聽器，你換上電池、戴上；晚上十點半，舊的那一副早就沒電的時間，你坐在客廳，聽見太太在廚房說話。前面每一章的決定，決定三種結局之一：準時上架；晚了一點，沒有人退貨；三個月後，有一批被退回來。

從第 12 章開始玩 →

主線怎麼玩

在 fab24hr 按「進廠」之後，有兩種玩法：「晶片的一生」是主線故事；「打工人的一天」是選角色，照裝置的時間上那一班。主線有序章和 12 章，分成四幕：

每一章還是「一個人的一天」，晶片是一路被交棒的那件東西：前面的決定，後面的人會接到，最後決定三種結局之一。一章大約十分鐘，可以分次玩，進度存在你的瀏覽器裡。「在遊戲裡」那幾段寫到的片數、時間、上限與天數，都是遊戲設定，只是示意。

常見問題

主線「晶片的一生」要玩多久？

序章加 12 章，一章大約十分鐘，全部走完大約一兩個小時。可以分次玩：進度存在你的瀏覽器裡，回來時，主頁「晶片的一生」那一塊會寫「接著第幾章」，按下去就接著玩。

可以從任何一章開始嗎？

可以。這一頁每一段下面的連結，會直接帶你到那一章；在遊戲裡，打開圖鑑的「晶片的一生」（玩過之後，主頁那一塊也有「章節」），點一章就從那一章開始。前面沒玩過的章，照原本的走法接上，不用從頭玩；照順序玩的話，前面的決定後面會接到。

要登入才能玩嗎？

不用。打開就能玩，進度存在這個瀏覽器裡。

故事是真的嗎？

公司、產品、人物、批號與數字都是虛構的遊戲設定，不代表任何一家公司；「螢火」也是虛構的晶片。每一段在做什麼、為什麼要這樣做，整理自公開的一般資料：教科書、產業標準、大學課程與論文。

半導體的前段、後段是什麼？

產業裡常說的前段，是晶圓廠在晶圓上把電路一層一層做出來；後段是封裝和測試（封測）：把晶圓上的晶片測過、切開、包起來，再測一次。晶圓廠裡的工程師有時也用前段、後段指製程的前半（做電晶體）和後半（做連接電晶體的金屬線），意思不一樣，要看上下文。

封測是什麼？

封裝和測試。晶圓做好之後送到封測廠：先在晶圓上測每一顆晶片，再切開、裝進小小的外殼，封好再測一次，才出貨給客戶。這一頁的晶圓測試、封裝、成品測試與可靠度、出貨與防潮包裝四段，就是封測廠在做的事。

從第 1 章開始玩

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