马斯克:会建成自己的2nm晶圆厂
在最近的一次访谈中,特斯拉和 SpaceX 的首席执行长伊隆·马斯克(Elon Musk)提出一个大胆构想,计划建立一座全新的 2 nm 半导体制造厂(fab),并声称这座工厂将颠覆传统的无尘室标准,甚至允许在里面吃汉堡和抽雪茄。马斯克接受《Moonshots》访问时表示,现代的无尘室设计存在问题,他认为「他们在这些现代工厂中搞错了无尘室」。
马斯克的这个构想不仅是对现有半导体制造流程的挑战,也可能对特斯拉的内部芯片生产造成深远影响。他强调,特斯拉的 2nm 工厂将确保晶圆在整个过程中保持严格的隔离,以防止油脂或烟雾的污染,并确保晶圆始终被妥善保护。
现代晶圆厂是一个大型的、一体化的制造设施,包括超洁净的生产洁净室(用于晶圆加工);设有真空泵、气体处理和排气系统的子晶圆厂层;用于维护和公用设施的专用工具服务走廊;集中式化学品输送和废物管理基础设施;以及用于行政工作、工程和监控的办公和控制区域。
同时,洁净室本质上是晶圆厂建筑内的独立单元,因为它们与晶圆厂外壳的其他部分完全隔离。洁净室的洁净度由 ISO 等级标准规定,该标准定义了不同粒径的颗粒每立方米空气中的颗粒数量。例如,ISO 1 级洁净室每立方米空气中最多允许 10 个 ≥0.1 µm 的颗粒和 2 个更大的颗粒;而 ISO 2 级洁净室每立方米空气中最多允许 100 个 ≥0.1 µm 的颗粒和 38 个更大的颗粒。最关键的操作——例如 EUV 或 DUV 光刻曝光或先进的栅极形成——都在 ISO 1 级和 2 级洁净室中进行。相比之下,ISO 3 级洁净室每立方米空气中最多允许 1000 个 ≥0.1 µm 的颗粒,这仍然比典型的晶圆厂环境洁净得多,并且通常用于对洁净度要求不高的操作的先进晶圆厂。
在 ISO 1-3 级洁净室环境中吸烟或吃汉堡是绝对禁止的,因为这会产生数亿甚至数十亿的微粒。事实上,人类一次呼吸就会产生数百万个微粒以及水分,更不用说细菌或病毒等有机污染物了。因此,即使晶圆和设备隔离措施完美无缺,人类呼吸(更不用说烟雾或食物颗粒)仍然会影响环境,进而影响超灵敏的 EUV 光刻镜,甚至可能影响晶圆厂的化学工艺。
由于污染控制和安全要求,工厂其他区域也禁止饮食和吸烟。理论上,马斯克可以在办公区域吃汉堡、抽雪茄,即使在今天,这仍然可行。不过,大多数办公楼内本来就禁止吸烟。
马斯克嫌三星、台积电「太慢」
这并非埃隆·马斯克第一次抨击代工行业。此前,马斯克直言三星与台积电等现有供应商进展「过于缓慢」。
作为一位习惯于设定看似「不可能完成」目标的企业家,这位亿万富翁如今将目光投向重塑芯片供应链,旨在为特斯拉赢得显著竞争优势。在与巴伦资本(Baron Capital)的一场对话中,特斯拉首席执行官马斯克表示,公司预计未来芯片需求将呈爆炸式增长,主要源于其 FSD 技术将加速普及。他估算,特斯拉每年所需的人工智能(AI)芯片数量将达到惊人的「1 亿至 2000 亿颗」,并直指台积电与三星等代工厂商根本无法满足如此庞大的需求。
马斯克称:「当前的生产速度显然不够快。当我询问他们新建一座晶圆厂从奠基到投产需要多久时,对方答复称需五年时间。而在我看来,五年无异于遥遥无期。」
这已是马斯克第三次公开提及自建芯片工厂以满足特斯拉需求,但此次他首次系统性剖析了当前供应链的现实瓶颈:为达到特斯拉所需产能,台积电与三星等厂商已规划了为期五年的扩产时间表。然而,在马斯克看来,这是一段「无限长」的等待时间,他期望在短短一至两年内完成任务。为了实现这一目标,马斯克提议建立自己的芯片工厂。
马斯克表示:「诚然,从他们的视角看,行动已如闪电般迅捷。但我必须指出,即便如此,芯片产能仍将构成我们发展的关键制约因素…… 最终我们或许别无选择:若想按预期速度实现规模化部署,唯一的路径就是建造一座超大规模晶圆厂(『TeraFab』);否则,我们将在 Optimus 人形机器人及自动驾驶车辆的量产上,受制于 AI 芯片的供应瓶颈。」
显然,马斯克正筹划通过自建晶圆厂,确保特斯拉获得足够算力以全面落地车队级自动驾驶技术。然而,多位分析师对其计划表露深切疑虑,直指其「根本不可行」。资深分析师丹・尼斯泰特(Dan Nystedt)指出:若真推进该项目,马斯克恐需将特斯拉巨量资本性支出(CapEx)投入晶圆厂建设;即便资金筹措成功,这些计划也会因缺乏人才以及尖端芯片知识产权而受阻。
有观点建议,更务实的路径或许是注资台积电等领先代工厂,助其扩充产能,毕竟,这些供应商向来以「灵活响应客户需求」著称。事实上,台积电已为服务全球客户做出重大战略调整,例如赴美设厂。尽管「TeraFab」构想在股东眼中颇具吸引力,但现实的供应链生态与产业壁垒,仍令马斯克所期冀的产能规模近乎难以企及。
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