مصنع أشباه الموصلات، المعروف اختصاراً باسم Fab، هو منشأة صناعية بالغة التعقيد تُنتج آلاف شرائح الحاسوب كل ساعة، رغم أن حجم كل شريحة لا يتجاوز تقريباً حجم ظفر الإصبع. وتوضح Intel أن بناء هذا النوع من المصانع يتطلب استثمارات ضخمة وتنسيقاً بين أنظمة التصنيع والطاقة والتهوية وإدارة الغازات والسوائل والنفايات.
منشأة بتكلفة مليارات الدولارات
يضم مصنع Intel النموذجي نحو 1,200 أداة تصنيع تبلغ قيمة كل منها ملايين الدولارات، إضافة إلى قرابة 1,500 قطعة من معدات المرافق والخدمات. وتبلغ تكلفة إنشاء المصنع حوالي 10 مليارات دولار، بينما يستغرق إنجازه ما بين ثلاث وخمس سنوات، ويحتاج إلى نحو 6,000 عامل بناء.
يتكون المصنع من أربعة مستويات، يدعم ثلاثة منها غرف التصنيع النظيفة التي تتم فيها المعالجة الفعلية لرقائق السيليكون. وتساعد هذه البنية على فصل عمليات إنتاج الشرائح عن الأنظمة الثقيلة اللازمة لتوفير الطاقة والهواء والمواد الكيميائية والتخلص من المخلفات.
المستويات الأربعة لمصنع الرقائق
المستوى الأول: المساحة البينية وسطح المراوح. يضم هذا الجزء الأنظمة التي تحافظ على نظافة الهواء داخل الغرفة النظيفة، وتضبط درجة الحرارة والرطوبة بدقة. وتُعد هذه الظروف ضرورية لتقليل الجسيمات والحفاظ على استقرار عمليات التصنيع.
المستوى الثاني: الغرفة النظيفة. هنا توجد أكثر من 1,200 أداة تصنيع تتعامل مع رقائق سيليكون بحجم يقارب حجم طبق البيتزا، ثم تحولها في مراحل متتابعة إلى مئات شرائح الحاسوب. ويرتدي العاملون بدلات خاصة تُعرف باسم bunny suits لمنع وصول الوبر والشعر وخلايا الجلد إلى الرقائق.
وتُضاء الغرف النظيفة عادة بمصابيح صفراء، لأن عمليات الطباعة الضوئية تستخدم مواد حساسة للضوء، وقد يؤدي التعرض لأطوال موجية أقصر إلى كشف غير مقصود لمادة الطلاء الضوئي.
المستوى الثالث: الغرفة السفلية النظيفة. يحتوي هذا المستوى على آلاف المضخات والمحولات وخزائن الطاقة والأنظمة التي تدعم أدوات التصنيع الموجودة في الغرفة النظيفة. وتنقل أنابيب كبيرة، تُسمى الجوانب أو laterals، الغازات والسوائل والمخلفات والعوادم من أدوات الإنتاج وإليها. ولا يحتاج العاملون هنا إلى بدلات الغرفة النظيفة، لكنهم يستخدمون خوذات ونظارات واقية وقفازات وأغطية للأحذية.
المستوى الرابع: مستوى المرافق. توجد فيه اللوحات الكهربائية وأنابيب الخدمات الرئيسية ومجاري الهواء التي تغذي الأنابيب المتصلة بالمستوى السفلي. كما يضم أنظمة التبريد والضواغط. ويرتدي العاملون الذين يراقبون المعدات في هذا المستوى ملابس عادية إلى جانب الخوذ والنظارات الواقية.
لماذا يهم هذا التفصيل؟
يُظهر توزيع المصنع أن إنتاج الشريحة لا يعتمد على أداة واحدة أو غرفة نظيفة فقط، بل على شبكة مترابطة من أنظمة التحكم البيئي والطاقة والغازات والمياه وإدارة المخلفات. وأي خلل في هذه البنية قد يؤثر في معدات التصنيع التي تحول رقاقة سيليكون واحدة إلى عدد كبير من الشرائح المعقدة.
أين توجد مصانع Intel؟
بحسب المادة المنشورة في 9 يونيو 2023، كانت Intel تعمل على تحديث أو توسيع مصانع في أوريغون وإسرائيل وأريزونا ونيو مكسيكو وأيرلندا. كما كانت مصانع جديدة قيد الإنشاء في أوهايو، مع خطط لإنشاء مصنع في ألمانيا. ويعكس ذلك انتشار عمليات تصنيع الشركة بين الولايات المتحدة وأوروبا ومواقع أخرى حول العالم.