Inside the Chip-Making Machine the World Can’t Live Without
09:30 Share

微芯片无处不在。

在汽车、游戏机、医疗设备、微波炉、风力涡轮机、牙刷中。无论你用什么收听这个播客，里面都有微芯片。要制造最尖端的芯片，你需要一台极紫外光刻机，或者简称 EUV 机器。现在几乎所有插电的东西都装有我们的芯片。几乎所有插电的东西都经过光刻机处理过。

那是布里安娜·霍尔。在我难得参观其中一台机器时，她在午餐休息时间和我聊了聊。霍尔是一位客户支持工程师，负责维护现存为数不多的几百台 EUV 光刻机之一。这些机器贵得离谱。每台机器的成本高达数亿美元。它们全部由一家公司 ASML（原名先进半导体材料光刻公司）制造。

这些机器已变得不可或缺，它们依赖于像布里安娜·霍尔这样的客户支持工程师的幕后工作。我曾经觉得我的工作很棒。我没有意识到这份工作对于我们整个世界的存在至关重要。

来自《华尔街日报》，这是《成功的科学》，探讨当今的成功如何引领未来的创新。我是本·科恩。我在该报撰写专栏文章，探讨人们、思想和团队的工作方式以及何时蓬勃发展。今天，我深入探讨可能是史上最重要的机器，并对维护它的极其复杂的工作进行幕后观察。要了解 EUV 光刻机的工作原理，让我们回顾一下微芯片的工作原理。

微芯片由密集的微型晶体管网络组成，这些晶体管以多层结构构建在某种半导体材料（通常是硅）上。半导体行业的根本问题是如何在芯片上封装越来越多的晶体管，以使其速度越来越快。

答案是：更短更短的光波长。ASML 的第一批光刻工具产生的光波长为 436 纳米。目前的机器已将此数字缩小到 13.5 纳米。这使得它们能够以比人类头发精细 10,000 倍的分辨率制造芯片。这个过程非常复杂，并且使用了听起来更像是科幻小说的科学技术。

但如果我们将其分解为基本原理，首先，机器必须产生极紫外光束，这种光在地球上并不自然存在。为了产生它，将微小的锡滴注入真空室。然后，第一束放大激光照射使每个液滴变平，然后第二束激光摧毁液滴，产生发出极紫外光的等离子体。

然后，极紫外光束被射入另一个真空室，在那里它四处反弹并从带有芯片图案的模板上反射。然后它在硅晶片上多次打印该图案。很容易。

这个过程极其复杂，涉及到如此不可思议的突破，以至于曾经被认为是不可能的。而维护这台机器则需要精细、持续和极其精确的操作。但对于布里安娜·霍尔来说，这只是工作中的又一天。“我是一个高级技工。我修理机器。我只是在一个非常干净的空间里做这件事。”

回来后，我将进入那个非常干净的空间，并告诉你们我罕见地对其中一台机器进行了幕后观察，以及负责维护它的女性。嗯，我想我刚赢得了我的税收。是吗？我只需大约一分钟就切换到了 H&R Block。我所要做的就是将去年的申报表拖放到 H&R Block 中，然后，我的信息就会自动显示在那里。所以我不用到处翻找我的旧文件来切换？不用。听起来我们刚刚提升了我们的报税水平。

切换到 H&R Block 很容易。只需拖放您的上次申报表即可。有了 Block，更好。布里安娜·霍尔维护的 EUV 机器位于爱达荷州博伊西的晶圆厂或 FAB，位于美光科技的总部，该公司从 ASML 购买了这台机器。有时，霍尔直接去晶圆厂。其他时候，她坐在办公桌前，看着她多个屏幕上的数字。

一旦我确定机器不会自燃，我通常会过渡到准备工作。她计划了一系列将在计划停机期间执行的操作，这是一项例行停机，用于预防性维护，以最大限度地降低计划外停机的风险。毕竟，比修理机器更令人满意的事情是拥有一台不需要修理的机器。

我那天去的时候，什么都不需要修理，但她要带我去看看机器，所以我们就走了。为了进去，你必须干净，非常干净。晶圆厂洁净室内的空气比医院手术室的空气干净 100 倍，这意味着我必须穿上兔装。

公平地说，霍尔警告过我兔装的事。这是一件白色的连体衣、帽子和口罩。没有毛茸茸的尾巴或耳朵。不太舒服。尽管如此，兔装是必要的。即使是一粒灰尘也可能对芯片晶圆厂造成灾难性的后果。

EUV 工具极其精确。想象一下，从你的房子发射激光束，然后击中月球上的乒乓球。就是这么精确。ASML 与一家德国光学公司合作开发了用于反射光的镜子。这些镜子非常平坦，如果将它们放大到德国本身的大小，它们最大的缺陷将小于一毫米。

进去后，霍尔查看了当天的服务计划。我们穿过一个迷宫，直到她停下来，取下橱柜的门，然后挤进机器里。她发现了一个问题。“我们有一个行动计划来处理这个问题。它没有安排在三周内。”行动计划。霍尔向美光主管解释了情况。水管堵塞意味着软管冷却不当，现在它出现了一些热问题。主管授权她当场解决问题。

就在那时，她拿出了两个家得宝的桶。“我以前从未这样做过。我们拭目以待。好的。”这两个橙色的桶在五金店里售价几美元，而她需要它们来维护一台售价数亿美元的机器。她排空了水管，直到两个桶都几乎满了。然后她更换了软管，安装了用于监控的热传感器，从机器里爬出来，然后关上了身后的门。

对我来说，这一切看起来都像是一个极其紧张的局面。但对霍尔来说，这是工作中最棒的部分。“当我操作工具并解决问题时，感觉其他一切对我来说都安静下来了。我只是专注于完成那一件事。当我解决问题时，没有什么比专注于那个问题直到解决它更好的了。这很有趣。”这就是《成功的科学》的全部内容。今天的节目由夏洛特·加滕伯格制作。

我们得到了凯瑟琳·米尔索普和克里斯·辛斯利的帮助。我是《华尔街日报》的本·科恩。感谢收听。