蘋果美國(guó)芯片供應(yīng)鏈內(nèi)部，藏不住了

  ICC訊   從晶圓加工到服務(wù)器組裝。

  半導(dǎo)體是數(shù)字經(jīng)濟(jì)的基礎(chǔ)技術(shù)，從智能手機(jī)到汽車再到導(dǎo)彈系統(tǒng)，無(wú)處不在。它們是在美國(guó)發(fā)明的，且大部分至今仍在該國(guó)設(shè)計(jì)。但如今它們主要在世界的另一端制造。

  在兩任總統(tǒng)的領(lǐng)導(dǎo)下，美國(guó)政府施加壓力并提供激勵(lì)措施以將芯片制造遷回本土。他們將目光投向了蘋果(Apple)等公司，這些公司雖然不自己制造芯片，但卻設(shè)計(jì)了最復(fù)雜的芯片，并且有影響力將至少一部分芯片制造帶回美國(guó)。

  蘋果帶作者參觀了合作伙伴的設(shè)施，以了解美國(guó)芯片供應(yīng)鏈的重生。這項(xiàng)剛剛起步的努力落后亞洲幾十年，但這是一個(gè)開(kāi)始。

  供應(yīng)鏈的起點(diǎn)是位于德克薩斯州謝爾曼(Sherman)的GlobalWafers美國(guó)工廠。它采用純化的硅巖（北卡羅來(lái)納州的沙子是其良好來(lái)源），并將它們加工成12英寸的晶圓，這些晶圓隨后將被印上數(shù)萬(wàn)億個(gè)晶體管成為芯片。

在高溫爐中熔化硅巖，這是硅晶圓工藝的第一步

經(jīng)過(guò)研磨和開(kāi)槽的硅錠

晶圓分揀設(shè)備

  這些巖石在2500華氏度的溫度下熔化，在一臺(tái)35英尺高的被稱為單晶爐的機(jī)器內(nèi)形成完美的硅“晶體”。這些機(jī)器實(shí)際上將硅晶體生長(zhǎng)成重達(dá)數(shù)百磅的圓柱形硅錠。

  硅錠用線鋸切割成晶圓，晶圓穿過(guò)多個(gè)機(jī)器進(jìn)行拋光、測(cè)試和裝箱，以便送往供應(yīng)鏈的下一個(gè)階段。

使用線切割技術(shù)將部分晶體切割成晶圓形狀

硅晶圓在德克薩斯州謝爾曼的一家工廠進(jìn)行拋光

  在芯片制造廠（即晶圓廠）內(nèi)，最令人著迷的事物之一是錯(cuò)綜復(fù)雜的架空運(yùn)輸系統(tǒng)，它將晶圓從一臺(tái)機(jī)器運(yùn)送到另一臺(tái)機(jī)器。晶圓在特殊的吊艙中穿行，這些吊艙在一個(gè)類似于紐約地鐵的軌道系統(tǒng)上運(yùn)行，設(shè)有普通線和快車線、?？空疽约皬?fù)雜的調(diào)度系統(tǒng)。

  GlobalWafers擁有這樣的系統(tǒng)，盡管真正錯(cuò)綜復(fù)雜的系統(tǒng)位于更龐大的晶圓廠內(nèi)，例如臺(tái)灣積體電路制造公司(TSMC)正在亞利桑那州建設(shè)的晶圓廠。這些晶圓廠每天運(yùn)送晶圓的距離總和相當(dāng)于繞地球40圈。

在謝爾曼研磨后的一片硅晶圓

  下一個(gè)階段是像臺(tái)積電那樣的芯片代工廠。在這里，晶圓在極度復(fù)雜的機(jī)器內(nèi)被印上數(shù)萬(wàn)億個(gè)晶體管圖案，這些機(jī)器執(zhí)行的多項(xiàng)任務(wù)挑戰(zhàn)了物理學(xué)的邊界。難怪這種機(jī)器每臺(tái)造價(jià)高達(dá)4億美元。

  眾所周知的極紫外(EUV)光刻機(jī)將激光射入熔融的錫中以產(chǎn)生EUV光，這種光在地球上自然界是不存在的。它將這種光從極其光滑的反射鏡上反射出去，這些鏡子如果按比例放大到美國(guó)的大小，其最大的凸起也不會(huì)比人類的頭發(fā)厚多少。在中間，光線從類似模板的東西上反射，模板上印有芯片數(shù)十億個(gè)晶體管的圖案。光線將數(shù)百個(gè)芯片繪制到以超過(guò)20倍重力加速度飛速旋轉(zhuǎn)的晶圓上。

鳳凰城ASML培訓(xùn)中心的工人正在處理EUV光刻機(jī)的部件

完成的硅晶圓具有鏡面般的表面

  臺(tái)積電在亞利桑那州沙漠中建造了一座芯片工廠。另一座計(jì)劃于明年開(kāi)業(yè)，第三座將于2030年開(kāi)業(yè)。該公司還計(jì)劃在稍后建造另外三座晶圓廠，以及兩座“先進(jìn)封裝”設(shè)施，在那里晶圓被切割成單個(gè)芯片并插入連接器，以使它們能夠在設(shè)備中發(fā)揮作用。它總共購(gòu)買了約2000英畝的土地，用于一個(gè)據(jù)稱耗資1650億美元的項(xiàng)目。盡管規(guī)模如此龐大，但與該公司在中國(guó)臺(tái)灣建造的設(shè)施相比仍相形見(jiàn)絀，其中包括四座每月生產(chǎn)超過(guò)10萬(wàn)片晶圓的設(shè)施。亞利桑那州的臺(tái)積電在十年或更長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)可能都無(wú)法達(dá)到這個(gè)產(chǎn)量。

  臺(tái)積電亞利桑那州工廠制造蘋果的A16芯片，這是為iPhone15和入門級(jí)iPad提供動(dòng)力的邏輯芯片。iPhone17的A19芯片使用了更先進(jìn)的技術(shù)，該技術(shù)目前僅在中國(guó)臺(tái)灣提供。英偉達(dá)(Nvidia)的BlackwellAI芯片也在亞利桑那州臺(tái)積電制造。芯片必須運(yùn)往亞洲進(jìn)行封裝步驟。

  蘋果幫助臺(tái)積電發(fā)展成為全球芯片領(lǐng)導(dǎo)者，為該公司提供了建設(shè)新工廠（主要在中國(guó)臺(tái)灣）所需的寶貴客戶承諾。英特爾(Intel)等美國(guó)芯片制造商需要這些承諾來(lái)擴(kuò)大其在國(guó)內(nèi)的制造規(guī)模。

鳳凰城的新建筑

  在這些設(shè)施中沒(méi)有看到很多工人。芯片制造是高度自動(dòng)化的。美國(guó)試圖將該行業(yè)遷回國(guó)內(nèi)并非因?yàn)樗軒?dòng)大規(guī)模就業(yè)。它這樣做是為了解決戰(zhàn)略脆弱性，而這需要保持競(jìng)爭(zhēng)力的運(yùn)營(yíng)。

  供應(yīng)鏈的最后階段是設(shè)備組裝。蘋果在休斯敦的富士康(Foxconn)工廠有一個(gè)規(guī)模不大的運(yùn)營(yíng)點(diǎn)，每小時(shí)組裝約10臺(tái)AI服務(wù)器。蘋果正在該地點(diǎn)增加更多制造業(yè)務(wù)，計(jì)劃將那里的一個(gè)空倉(cāng)庫(kù)變成一條裝配線，以制造MacMini臺(tái)式電腦。與iPhone相比，這對(duì)蘋果來(lái)說(shuō)也是一個(gè)小眾產(chǎn)品。

位于休斯敦的蘋果服務(wù)器測(cè)試線

  供應(yīng)鏈這一階段的縮寫是FATP，即最終組裝、測(cè)試和包裝的簡(jiǎn)稱。工人將組件拼裝在一起，測(cè)試設(shè)備以確保一切正常運(yùn)行，并將其打包以備發(fā)貨。

位于休斯敦的蘋果服務(wù)器最終裝配線

  最終組裝是蘋果供應(yīng)鏈中勞動(dòng)力密集度較高的部分。休斯敦的裝配線雇傭了數(shù)百人，但與亞洲的裝配線相比微不足道，后者的工廠可能有數(shù)十萬(wàn)人制造iPhone。