英特爾最近邀請全球媒體參觀其位于馬來西亞的設施，作為英特爾科技之旅的一部分，這是該公司首次向媒體開放該地區的封裝設施。與以前側重于公司半導體制造廠中微處理器的實際制造的之前的參觀不同，英特爾的馬來西亞之行側重于生產的下一步：封裝，這已成為芯片制造競爭中最重要的領域之一，因為該行業迅速轉向芯片芯片化架構，以抵消摩爾定律減速。

英特爾和臺積電正在競爭提供最先進封裝技術，而英特爾的馬來西亞設施在其努力擴大Meteor Lake生產方面發揮著關鍵作用，這是一系列采用突破性生產技術的消費者CPU。到目前為止，這些設施一直被保密，而這個面紗在我們的參觀中籠罩得很濃。這些設施的生產能力以及驅動它們的技術和機器是英特爾最密切保守的機密之一。我們無法將任何東西帶入生產線區域，甚至不能帶入Fitbit或唇膏，這是安全人員在我們進入和離開受限區域之前和之后通過金屬探測器驗證的要求。

為了保護英特爾的專有技術，需要保密到這個程度，但這使得記筆記有點困難，尤其是考慮到一旦我們進入建筑物內部，公司分享的技術信息數量之巨。我們不允許向工廠人員提問有關產量、產量或生產能力的問題，也不允許重復或重新提問他們拒絕回答的任何問題；違反這些規定會導致我們被迅速從場地驅逐。這些受限區域的照片也是不允許的，但英特爾為我們提供了數百張經過嚴格篩選的照片，以便我們可以讓您窺見幕后。

在最基本的層面上，芯片封裝是處理成品晶圓，將其切割成獨立芯片，測試和分揀（分類）芯片，將它們連接到通常涉及與其他芯片復雜連接的基底，然后在頂部放置集成散熱器（IHS）以創建一個完全功能的處理器，準備進入分銷渠道，最終進入您的個人電腦或其他設備。我們訪問的設施包裝了許多世界上最優秀的CPU。 雖然這個過程確實不像通過彎曲光來蝕刻納米級特征來實際制造處理器的神奇過程那么奇特，但芯片封裝中涉及的技術魔法也令人費解，特別是考慮到芯片封裝的龐大規模。英特爾的運營。該公司每天總共銷售近 100 萬臺處理器，并利用全球包裝設施網絡（包括位于美國、馬來西亞、中國（成都）和越南的設施）來實現這一壯舉。

上面的相冊中的地圖顯示了英特爾不同半導體制造工廠（fab）的位置，包括晶圓fab（藍色）、先進封裝設施（綠色）和組裝測試設施（橙色），馬來西亞既進行先進封裝又進行組裝測試。馬來西亞檳城和居林園區的工廠是該公司包裝能力皇冠上的明珠。盡管這些晶圓廠因其 EMIB 封裝能力而被列為具有先進封裝能力，但他們目前不為 Meteor Lake 進行 Foveros 封裝——這一步首先在新墨西哥州的 Rio Rancho 完成。最終芯片采用EMIB 封裝的最后一道工序是在馬來西亞完成的。英特爾在檳城的持續擴張很快將增加在馬來西亞進行 Foveros 封裝的能力。

近來，英特爾已經多次舉行了其工廠的參觀活動，而一系列高聳入云的建筑起重機總是讓人很容易從遠處看到公司的校區。英特爾的馬來西亞校區也不例外。 這些起重機不是為了日常工廠運營而需要的。相反，它們是英特爾的快速擴張的一部分，因為公司正在競相建設晶圓制造和封裝能力，以滿足對半導體的需求，有時需求強烈，同時努力實現在四年內推出五個新的工藝節點的目標。公司明確致力于這一大膽的目標；“四年五個節點”是從高管、營銷主管到工廠車間人員的每個人都在重復的口頭禪。

英特爾已經通過英特爾 7 和英特爾 4 節點實現了這一目標的兩個階段，并表示仍按計劃通過英特爾 3、20A 和 18A 實現其他三個里程碑。如果成功，這些先進節點將使英特爾多年來首次領先于臺積電，不僅推動英特爾自己的產品，還幫助該公司實現其 IDM 2.0 目標，即為外部客戶制造和封裝芯片。首次通過其英特爾代工服務（IFS）部門。

英特爾精心策劃的 IDM 2.0 賭博需要快速擴大生產，其中一部分由美國政府通過 520 億美元的 CHIPS 法案提供部分資金，因為該國尋求支撐其本土生產。然而，英特爾 IFS 的部分成功將依賴于其封裝能力，亞馬遜網絡服務是其芯片封裝服務的首批客戶之一。

英特爾還需要提高自己的先進封裝產能，因為它提高了 Meteor Lake 芯片的產量，這是首款采用該公司 Foveros 和 EMIB 封裝技術的大批量芯片，而馬來西亞發揮著關鍵作用。 英特爾在馬來西亞開始生產，這是其第一個離岸工廠，已有50年歷史，最初在其A1工廠有100名員工。馬來西亞的設施在英特爾的歷史中占有顯著地位；在上面著名的照片中，我們可以看到1972年季風來襲后，檳城的員工正在將英特爾聯合創始人安迪·格羅夫的車從泥濘中推出。英特爾在馬來西亞的業務從最初的卑微起步，迅速擴張；英特爾目前在檳城和居林擁有 15,000 名員工，并擁有 900,000 平方英尺的制造空間。英特爾表示，這些工廠在過去的十年里加工了12億塊芯片，并對超過5億塊芯片進行了“分揀”。

英特爾目前的擴張將提高其在馬來西亞的生產面積至200萬平方英尺，并總共有700萬平方英尺用于運營，分布在16座建筑物中。Meteor Lake的一部分生產將在公司的新Pelican設施中進行，該設施正在其馬來西亞檳城校區建設，預計將在2025-2026年時間段內投入使用。英特爾還在其古林工廠建設了一個新的Falcon設施，我們也參觀了這個設施。這兩個設施緊隨最近的其他擴展，顯著增加了這兩個地點的產能。

01芯片生產工藝流程

英特爾馬來西亞工廠的生產流程由多個步驟組成，晶圓首先到達 Kulim 芯片分類和芯片準備 (KMDSDP) 設施，將單個芯片從晶圓上分離出來，其中包括研磨、激光劃片和晶圓切片。然后對芯片進行分類，這是在將芯片放置在卷軸上之前測試它們是否有缺陷的過程，然后將它們發送到生產階段。

然后，帶有分離芯片的卷軸被轉移到檳城組裝和測試 (PGAT) 設施，芯片在那里經歷更多生產步驟，包括將芯片連接到 PCB、添加環氧樹脂以及連接集成散熱器 (IHS)，除其他任務外。

英特爾的參觀還包括故障分析實驗室、創建下一代設計的設計和開發 (R&D) 實驗室，以及創建英特爾在其全球工廠中使用的測試工具的部門。 每個設施都需要一定級別的“兔子服”，這是一種防止機器和芯片損壞的防護服。全套兔子套裝由連身褲、腳套、乳膠手套、發網、頭罩、面罩和防護眼鏡組成。其他區域只需要實驗室外套、發網/胡須網和安全眼鏡。

就這樣，我們就進入了工廠。

023D IC提升效Kulim模具分類和模具準備 (KMDSDP) 這是這次巡演中唯一一個英特爾沒有提供 B-Roll 鏡頭的區域，這是可以理解的，因為這里使用的幾乎所有設備都是專有的。

在 Kulim 芯片排序和芯片準備 (KMDSDP) 設施中，新到達的 300 毫米晶圓被放置在承載框架上，中間有一張粘性且靈活的聚酯薄膜將晶圓固定到位。某些芯片（例如移動處理器芯片）需要首先減薄以降低晶圓的 Z 高度。首先將晶圓的背面磨碎，然后將其翻轉到另一個聚酯薄膜載體框架上進行額外的處理。該區域沐浴在琥珀色的燈光下，因為常規的紫外線會降解聚酯薄膜背襯，導致其失去粘附性能。 然后，晶圓載體被放入類似前開式通用載體（FOUP）的設備中，這是一個塑料載體，可以垂直堆疊多個晶圓載體，并移動到一個激光劃線機器，用于在各個芯片周圍刻蝕晶圓，以提供鋸切過程的引導。 劃線后，FOUP 被放入帶有金剛石刀片圓鋸的晶圓切片機中，圓鋸通過強大的水射流進行水冷，在切割過程中將液體引導到鋸片上。英特爾沒有提供切片機內部結構的圖片，但兩個鋸片可以同時在單個晶圓上工作，將晶圓切割成單獨的芯片。強大的水射流既可以冷卻刀片，又可以去除顆粒，水會噴回并遮蓋觀察口，使技術人員能夠監控整個過程。

考慮到微米級的精度，被稱為分割的鋸切過程的速度令人難以置信地快——鋸子切割晶圓時僅部分穿透承載框架上晶圓下方的超薄聚酯薄膜，在切割晶圓時僅有效地刮擦它芯片上功能邏輯單元（晶體管）的微米范圍內。 然后將承載框架放回到 FOUP 中并移至貼片機。在這里，聚酯薄膜暴露在紫外線下以減少其粘附力，同時銷釘從下方推動以將芯片從聚酯薄膜中釋放出來。同時，機械臂利用真空吸力抓取單個芯片，并將其擺動到粘性芯片承載框架。

同樣，這個過程以極快的速度進行，每個芯片在不到一秒的時間內被提升并擺動到載體上，迅速將晶圓拆成單獨的芯片。已知有缺陷的芯片和晶圓周邊未使用的芯片被留在載體框架上以被丟棄。 然后，模具承載器由自動引導車（AGV - 下文詳細介紹）移動到分類/測試機。這些機器測試芯片電路的電氣特性，以進行可靠性和缺陷分析。

每排機器都有 20 個單獨的測試單元，重量超過 1,000 磅，看起來大約三英尺高、六英尺長。這些測試單元每臺機器排列成五列，每列有四個堆疊的測試單元，從而允許每組中同時測試 20 個芯片。

每個單元都分配有一個芯片載體的芯片進行測試，測試是連續進行的，每個載體的芯片數量根據類型和尺寸而變化。芯片載體被插入機器的一端，并自動從內部移動到其中一個測試單元。當然，這些機器的生產率是一個嚴格保守的秘密。

工廠里似乎有無數臺 20 臺大型機器，一排排在巨大的占地面積中辛勤地工作，但我們當然不被允許計算機器的數量。 在這里，我們可以看到其較大外殼外的一個單獨的測試單元。這些熱插拔單元可以使用特殊的升降機進行拆卸，以便進行維修或檢查，而無需中斷該組中的其他 19 個單元。如果英特爾使用傳統的輪式升降機，每臺機器 1000 磅的重量將超過地板的重量限制，因此這些升降機漂浮在氣墊上，就像氣墊船一樣，將重量均勻地分布在地板上。這些運輸機器可由一個人輕松推動和操縱。

上圖顯示了每個測試單元內的測試板。每塊板都有一個帶有大約 2,000 個發絲狀引腳的“插座”，這些引腳與芯片配合以進行一系列測試。英特爾在其系統集成和制造服務 (SIMS) 工廠生產這些定制測試板和機器，我們將在下面介紹。這些板可以測試多種類型的芯片，而無需更換內部測試板。

測試后，功能芯片被發送到卷軸上，以便運輸到下一個生產設施。這些卷軸很像盒式磁帶，模具以設定的間隔連接到纏繞在軸上的色帶上。 盡管在上面的圖片中沒有展示得很多，但一支由自動引導車（AGV）組成的軍隊不斷穿梭在通道中，它們在空氣墊的支撐下運行，將晶圓/芯片的FOUP（前開式通用載體）在各臺機器之間移動，就像測試單元舉升器一樣。

AGV的中間部分有一個機器臂，用于從生產車間墻壁上的機械化儲存單元中取出FOUP。然后，AGV將FOUP運送到目的地并將其加載到測試機器中。正如您在這個視頻中所看到的，英特爾在一些設施中使用自動化的軌道引導天花板輸送FOUP，而在其他設施中則使用AGV，這取決于成本和周期時間要求。

AGV的每個角落都有各種傳感器，用于防止與其他AGV或人類的碰撞，但似乎傳感器的詳細信息已被編輯出了圖片。每個電動AGV可以連續運行約一個小時，然后必須返回充電站，這也許可以部分解釋生產車間中有如此多的AGV單位。

這些機器不像從校車聽到的脈沖蜂鳴聲那樣，它們在地面上巡行時會播放一系列的音樂般的蜂鳴聲，以提醒人類它們的存在。AGV車隊通過自動化軟件控制，根據中央人類控制器的謹慎監督路由這些機器。所有FOUP都有RFID標簽，以確保它們在運輸過程中得到精確跟蹤。

03檳城組裝與測試 (PGAT）成品模具卷到達檳城組裝和測試 (PGAT) 設施進行處理，該流程包括多個步驟：芯片附著：芯片從卷軸上取出并附著到 PCB 基板上。環氧樹脂：環氧樹脂放置在芯片和 PCB 之間，以確保應力均勻分布。蓋連接：將熱界面材料 (TIM) 放置在芯片頂部，然后將集成散熱器 (IHS) 連接到芯片上方的封裝上。老化：成品 CPU 在高溫和電壓下進行壓力測試，以檢測缺陷。測試：執行另一系列電氣測試以確保功能。平臺性能驗證 (PPV)：芯片在模擬最終用戶平臺和條件的環境中進行測試。 在上面，我們可以看到 PGAT 設施通過將芯片安裝到 PCB/基板上而創建的復雜的多芯片芯片封裝。第一張圖顯示了 Ponte Vecchio 芯片在環氧樹脂應用過程之前（右）和之后的情況，環氧樹脂應用過程是在芯片粘合到 PCB 之后進行的。正如您所看到的，環氧樹脂排列在封裝上芯片的邊緣。

芯片連接過程首先將帶有不同類型小芯片的不同卷軸安裝到另一臺取放機器中，該機器剝離所需的芯片并將它們放置在 PCB 上。英特爾通過在 PCB 上安裝四個芯片來創建 Sapphire Rapids 封裝來演示這一過程。芯片被放置在 PCB 頂部，熱壓機加熱芯片，將 PCB 上的數以萬計的焊料凸塊粘合到芯片底部的焊料凸塊上。該過程將芯片加熱到 300°C 并持續一段未指定的時間，從而形成允許芯片與其主機通信的關鍵連接。

芯片連接工藝需要絕對的精度才能精確地匹配焊料凸塊，因此該系統使用先進的光學對準將芯片完美地對準 PCB 上。具有一定柔性的模具還通過真空系統保持完全平坦，該真空系統對模具的整個跨度施加吸力。同時，一個類似的吸力板將 PCB 固定到位。

熔接到 PCB 上后，芯片和 PCB 之間會留有微小的氣隙。當接下來使用集成散熱器 (IHS) 或最終用戶擰緊 CPU 冷卻器時，這可能會導致應力不均勻。更不用說芯片使用壽命期間每天發生的熱膨脹和收縮可能會導致焊點破裂。

為了解決這個問題，英特爾在 PCB 和芯片之間應用了一層環氧樹脂，但不會將流體直接注入氣隙中。相反，一個噴嘴（或兩個，在某些情況下）沿著芯片的邊緣施加環氧樹脂，毛細管效應完成其余的工作，使環氧樹脂均勻地分布在芯片下方。

英特爾將這種環氧樹脂應用于芯片的一側、兩側或三側，具體取決于芯片的尺寸和復雜性。您可以在上述視頻的 18 秒處看到毛細管效應的作用。然后，英特爾對芯片進行非破壞性超聲波掃描，以檢查芯片下方環氧樹脂中的氣隙，盡管我們被告知發現氣隙的情況很少見。

一些芯片現在轉向蓋子連接工藝（移動芯片沒有 IHS）。英特爾首先應用熱界面材料（TIM），例如用于大多數主流處理器的標準 pTIM（聚合物 TIM），或用于需要更多冷卻的芯片的 sTIM（銦焊料 TIM）。 將 TIM 應用到芯片后，在芯片區域周圍放置粘合劑，集成散熱器 (IHS) 的邊緣將在該區域與 PCB 配合。然后，機器將散熱器放置在封裝頂部，并在加熱時對其進行壓縮。

我們了解到，與標準 pTIM 相比，焊料 TIM 需要更長的加熱和壓縮時間以及更高的溫度。它還要求在施加焊料之前首先為芯片準備特殊涂層，從而增加了工藝流程的時間。盡管我們被告知這會顯著降低吞吐量，但我們沒有得到任何關于周期率有多長的指示。

然后，處理器會經歷老化測試過程，該過程在較長時間內采用高溫和電壓來檢查缺陷。與英特爾的其他測試機器一樣，定制的高密度老化 (HDBI) 測試機器可以并行測試多個芯片，以提高測試吞吐量。英特爾沒有提供完整機器的任何圖片（部分機器可以在 SIMS 部分中看到），但它很大。該機器可以同時測試多種類型的芯片，從 Ponte Vecchio 到 Meteor Lake。在這里，根據芯片的特性和功能單元（CPU 和 GPU 核心）的數量，將芯片分為不同的變體，從而將芯片分配為 Core i9、i7、i5 或 i3，或者分配為 F - 圖形單元有缺陷的系列型號。

測試并不止于此。老化后，芯片將進行一系列電氣測試，然后進入模擬實際使用的平臺性能驗證 (PPV) 階段。PPV 測試階段使用系統級測試機，在芯片運行 Windows 等操作系統時，用各種實際工作負載對芯片進行轟炸，然后在運行 Linux 等另一個操作系統時循環進行其他測試。

有些芯片沒有通過這些嚴格的測試，因此它們需要前往故障分析實驗室進行進一步檢查。這些有缺陷的芯片最終會進入故障分析實驗室進行一系列測試，以確定故障的性質，然后，如果需要的話，進行一系列可能具有破壞性的更深入的測試。

有缺陷的芯片在頂部監視器上運行程序，而功能齊全的芯片在下面的監視器上運行。可以看到一系列偽影，這些偽影表現為有缺陷芯片上顯示器右下角的亮光，這表明芯片中存在錯誤。 該芯片在整個制造過程中通過了多層測試，但在PPV階段發現了缺陷。正如您可以想象的那樣，在完全通過壓力和電氣錯誤測試的芯片中找到此類隨機錯誤可能是一項艱巨的任務，但找到問題的根源可能更具挑戰性。 英特爾采用了一系列測試技術，包括超聲波、紅外線和聲納，來隔離缺陷并研究故障處理器。定位缺陷后，可以使用破壞性方法（例如研磨或使用離子束）進一步研究該問題。這些信息會反饋給設計團隊，以幫助開發更新的處理器步驟或改進生產流程，以消除經常出現的錯誤（如有必要）。

04馬來西亞設計與開發實驗室（MDDL）
馬來西亞設計與開發實驗室 (MDDL) 負責大規模測試，以幫助驗證新的處理器設計和 IP。該領域的團隊致力于預發布芯片的開發，并通過一系列實際測試來幫助驗證核心 IP，例如 E 核和 P 核芯片、SoC 設計和芯片組。 毫不奇怪，這是我們在旅行中看到的守衛最嚴密的區域之一。我們在一個區域進行了有關英特爾未來 E 核的演示，奇怪的是，這個區域的過道上都是空的貨架。我們被告知該地區的系統在我們到達之前已全部被拆除，因為他們正在測試未發布的產品。值得注意的是，該區域用于我們的“下一代 E-Core”演示，因此可以安全地假設正在測試的芯片屬于 Sierra Forest 品種。 這些團隊還負責新處理器的功率和熱特性分析，幫助最終調整電壓和頻率的正確組合，以確保穩定運行。其他團隊與英特爾的客戶合作，幫助他們開發高度調整的系統設計以適應最新的芯片，通常是直接自己進行調整，有時則通過提供參考板和設計。

05系統集成和制造服務 (SIMS)
許多人不知道的是，英特爾擁有自己的裝配線，為其全球工廠生產高科技測試設備，其總部位于居林。

系統集成和制造服務 (SIMS) 工廠生產英特爾高密度老化 (HDBI) 測試儀等測試設備，用于對英特爾處理器進行老化壓力測試，正如我們在組裝和測試部分中概述的那樣。 該組還包括高密度模塊化測試儀，英特爾用于在將其芯片發送到 PCB 之前對其進行測試和分類，以及系統級測試儀機器，用于在實際條件下測試并連接實際操作系統和外圍設備到主機系統。

該小組還創建了英特爾的參考驗證平臺 (RVP)，這是在任何新芯片的開發階段使用的定制主板。事實上，他們制造了我們幾年前在英特爾超頻實驗室看到的平臺，更不用說英特爾在其全球設施中用于測試其產品的許多其他設備了。

這些產品主要是通過體力勞動制造的，這方面沒有太多自動化，但英特爾自己制造這些產品，以保護其專有內部技術的發展。 06最后的想法

英特爾擁有大量尖端芯片封裝技術，這不僅有助于它通過 Meteor Lake 轉向基于小芯片的設計（英特爾的說法稱為“tiles”），而且還可以將其封裝服務出售給其他公司，作為其一部分英特爾代工服務計劃。事實上，英特爾的第一批 IFS 客戶就被其封裝服務所吸引。由于目前封裝產能短缺導致英偉達的 AI GPU 短缺（臺積電稱這一問題在一年半內無法解決），可以肯定的是，英特爾將在這些服務上看到更多的興趣。

在封裝方面，英特爾近期最大的目標是擴大其先進封裝業務的規模。Meteor Lake 代表英特爾首次在其大批量客戶端處理器系列中使用先進封裝，這可能是一項棘手的工作。消費市場需要大量出貨，英特爾計劃到 2025 年將其先進封裝產能翻兩番，其中除了在美國檳城和 Rio Ranco 的投資外，還包括在居林投資 70 億美元建設新工廠。該公司甚至還承諾在波蘭建造一座先進的封裝工廠，盡管這一努力的時間表仍然在變化。

然而，英特爾也面臨著挑戰：成本。先進封裝的成本總是高于當今大多數芯片所使用的標準單芯片封裝工藝，在消費市場中，這可能會限制其對追求性能優勢的高端型號的適用性。我們可以預計這些成本最終會隨著時間的推移而降低，但它們仍然是英特爾 Meteor Lake 系列芯片的一個因素，也許后續的 Arrow 和 Lunar Lake 處理器將采用類似的 3D Foveros 設計。

是的，將芯片與多個其他較舊且較便宜的工藝節點封裝在一起的能力可以降低總體成本，英特爾正在利用這一優勢，為其 GPU、SoC 和 I/O 模塊采用從臺積電外部采購的模塊。然而，它仍然比使用其他更簡單的封裝形式更昂貴，例如 AMD 與其 Ryzen 和 EPYC 系列一起使用的基于 SERDES 的互連，這些互連也利用了不同工藝節點的組合。為了使先進封裝從經濟角度獲得回報，最終產品必須提供足夠的性能或功耗優勢，以證明額外成本是合理的。

英特爾尚未透露最初的 Meteor Lake 芯片的細節，但它們顯然不會用于高端臺式機型號——據稱英特爾將繼續依賴單芯片處理器來滿足該細分市場的需求，而 Meteor Lake可能主要針對移動應用程序。目前還不清楚 Meteor Lake 是否將包含英特爾的所有移動產品或僅包含高端型號的子集。

當然，英特爾還推出了大量大批量多芯片服務器芯片，例如 Sapphire Rapids。但在這里我們看到英特爾在中端和低端型號中仍然依賴單芯片處理器，大概是出于成本原因。規模經濟應該對此有所幫助，但我們也預計 Emerald Rapids 和 Granite Rapids 可以采取類似的方法，多芯片芯片僅用于產品堆棧的上層。

降低成本的關鍵往往只是獲得大規模生產的效率，而英特爾在這方面有一個堅實而快速的擴張計劃，可以使其在未來幾年內處于先進封裝產能的前沿。更不用說在大批量包裝操作方面擁有豐富的經驗了。然而，臺積電等其他公司也擁有有前途的技術，這些技術將使英特爾保持警惕，因為其主要競爭對手正在為其他競爭對手提供動力。

沒有其他 IDM 能夠像英特爾那樣以領先的規模運營，但該公司過去在工藝節點技術和芯片設計方面的失誤給該公司留下了陰影，而這種陰影現在才剛剛開始顯現出來。然而，與我們經常讀到的有關英特爾狀況的負面新聞不同，其馬來西亞工廠的員工充滿樂觀，他們的共同目標是讓公司恢復昔日的輝煌。

英特爾在四年內開發出前所未有的五個節點（技術上是六個），其在工藝技術方面的進步對于重新獲得領導地位至關重要，但在全面恢復計劃有時間實施之前，其封裝技術可能成為無名英雄有助于抵消落后于競爭對手一兩個節點的影響。