Byłem w fabryce procesorów. Miała być magia, a były nudy [OPINIA]

Firmy Intel chyba nikomu nie trzeba przedstawiać. To jeden z wiodących producentów procesorów komputerowych. W przeciwieństwie do AMD (swojego głównego konkurenta), Intel posiada własne fabryki półprzewodników. Oznacza to, że firma może samodzielnie rozwijać i wdrażać nowe technologie produkcyjne, zamiast polegać wyłącznie na zewnętrznych dostawcach.

Podczas Intel Tech Tour 2025 miałem okazję odwiedzić Fab 52 w Arizonie – najnowszą fabrykę procesorów Intela i jedną z najnowocześniejszych fabryk procesorów na świecie.

Miałem duże oczekiwania

Przyznam, że wizyta w fabryce procesorów była jednym z moich życiowych marzeń. Pasjonuję się sprzętem komputerowym, ale odwiedzenie miejsca, gdzie jest on produkowany, miało być dla mnie wyjątkową atrakcją. To właśnie w fabryce procesorów powstaje sprzęt, z którym mam okazję obcować na co dzień.

Fab 52 to piąta fabryka w ogromnym kampusie Intela w Ocotillo w Arizonie. Budynek jest olbrzymi i podzielony na kilka stref – na powierzchni mieszczą się biura i standardowe pomieszczenia dla pracowników, a sama produkcja odbywa się pod ziemią. Aby się tam dostać, trzeba zjechać windą w dół.

Niestety nie mogą Wam pokazać zbyt wielu szczegółów, bo… Fab 2 to dla Intela miejsce tak tajne, że nie da się go normalnie fotografować. Producent zabronił wnoszenia telefonów i udostępnił nam swoje zdjęcia prasowe. Dlatego tytułowe określenie „tego nie widać” można potraktować zarówno dosłownie, jak i w przenośni.

Czyściej niż na sali operacyjnej

Miałem duże oczekiwania odnośnie tego co zobaczę, ale spotkałem się z zupełnie czymś innym. Tutaj muszę otwarcie przyznać, że wizyta w fabryce była zupełnie zwyczajna. Ale nie powinno to nikogo dziwić, bo fab to obiekt, który po prostu ma działać i efektywnie (nie efektownie!) produkować procesory – na "chłopski rozum" porównałbym go do połączenia fabryki elektroniki z laboratorium.

Fabryka procesorów składa się z kilku poziomów — nad halą produkcyjną znajdują się systemy wentylacyjne, natomiast pozostałą aparaturę umieszczono w dolnych poziomach (grafika: Intel)

Każdy, kto wchodzi do zakładu, musi założyć specjalny strój ochronny (tzw. bunny suit) – składa się on z kombinezonu antyelektrostatycznego, czepka na włosy i maski na twarz, rękawiczek oraz ochraniaczy na buty. Niektórzy pracownicy noszą jeszcze kaski ochronne. Strój chroni delikatne układy scalone przed ładunkami elektrostatycznymi i zapobiega dostawaniu się kurzu, włosów czy innych drobinek do czystych pomieszczeń. W clean room, czyli w miejscu, gdzie powstają półprzewodniki, nawet najmniejsza cząsteczka kurzu może zakłócić cały proces, dlatego każdy element stroju jest tak samo ważny jak sama produkcja.

Każdy, kto wchodzi do zakładu, musi założyć specjalny strój ochronny (tzw. bunny suit) (foto: Intel)

Odwiedzając fabrykę procesorów, można odnieść wrażenie, że cały proces przebiega niemal całkowicie automatycznie, a rola człowieka sprowadza się głównie do nadzoru i obsługi wybranych etapów produkcji (foto: Intel)

Warto dodać, że powietrze w clean roomie jest filtrowane wielostopniowo i wymieniane setki razy na godzinę, co pozwala bardzo mocno ograniczyć zanieczyszczenia. W praktyce powietrze w fabryce procesorów jest aż kilkadziesiąt razy czystsze niż w typowej sali operacyjnej w szpitalu. W środku zastosowano też żółte oświetlenie, które ma zapobiec niepożądanemu naświetleniu fotorezystu (elementu elektronicznego, którego parametry mogą się zmieniać w zależności od natężenia światła padającego na jego powierzchnię) światłem o krótszych długościach fal.

Tu dzieje się niewidoczna magia

Sama hala produkcyjna jest ogromna i, jak już wspomniałem, bardziej przypomina laboratorium wypełnione niezliczoną liczbą maszyn, pomiędzy którymi poruszają się pracownicy w tzw. bunny suitach. Warto jednak zaznaczyć, że te urządzenia nie wyglądają szczególnie efektownie – zostały zaprojektowane przede wszystkim po to, by działać niezawodnie i maksymalnie usprawniać proces produkcji.

Maszyna do litografii EUV to kluczowy element procesu produkcji nowoczesnych procesorów. Intel korzysta z najnowszych urządzeń holenderskiej firmy ASML – każda z tych niezwykle zaawansowanych konstrukcji waży kilka ton i jest transportowana w częściach przy użyciu dwóch samolotów cargo (foto: Intel)

Kluczową rolę odgrywają zaawansowane maszyny do litografii EUV (ekstremalny ultrafiolet – promieniowanie elektromagnetyczne o bardzo krótkiej długości fali), które służą do nanoszenia wzoru układu scalonego na warstwę światłoczułą. To właśnie o tym sprzęcie najczęściej mówi się w kontekście fabryk półprzewodników, ponieważ w dużej mierze decyduje on o stopniu zaawansowania danej technologii. Warto jednak podkreślić, że to nie wszystko. Oprócz nich w fabryce pracują również urządzenia do chemicznego osadzania warstw przewodzących i izolujących, trawienia oraz oczyszczania, a także do chemiczno-mechanicznego wygładzania powierzchni wafla.

W środku znajdziemy ogromną ilość stanowisk – fabryka procesorów może więc nieco przypominać laboratorium (foto: Intel)

Kluczową rolę w fabryce odgrywa zaawansowany, zautomatyzowany system transportu materiałów, stanowiący jeden z najważniejszych elementów nowoczesnych fabryk półprzewodników. Pod sufitem ulokowano kolejkę, która służy do przemieszczania pojemników z waflami krzemowymi między poszczególnymi stanowiskami. To właśnie ten element zrobił na mnie największe wrażenie – w sterylnym otoczeniu pod sufitem nieustannie poruszają się „kosze”, precyzyjnie dostarczające materiały do maszyn. Dzięki temu cały proces przebiega w pełni automatycznie, co znacząco zwiększa efektywność i bezpieczeństwo pracy, a jednocześnie minimalizuje ryzyko zanieczyszczeń.

Poniżej możecie zobaczyć wideo, które prezentuje system AMHS w zakładach Intela w Oregonie.

Obejrzyj w

Proces wytwarzania układu scalonego na waflu krzemowym jest w pełni zautomatyzowany i praktycznie niewidoczny dla ludzkiego oka. W efekcie, będąc w fabryce procesorów (a właściwie wafli krzemowych), nie zobaczyłem ani jednego gotowego procesora. Dla mniej wtajemniczonych może to brzmieć zaskakująco, ale tak właśnie wygląda produkcja współczesnych chipów. Nowoczesne procesory składają się z kilku-kilkunastu niewielkich układów krzemowych, które powstają w różnych zakładach (często należących do różnych firm) a następnie są precyzyjnie wycinane z wafli i składane w całość w innych zakładach produkcyjnych.

Nowoczesne procesory składają się z kilku, a nawet kilkunastu jąder krzemowych. Na zdjęciu trzymam w ręce procesor Intel Xeon 6+, wykorzystujący jądra wytwarzane w najnowszej litografii Intel 18A

Najnowsza fabryka Intela

Dlaczego Fab 52 w Arizonie jest tak wyjątkowy? Nie byłbym sobą, gdybym nie podzielił się kilkoma szczegółami technicznymi. Obiekt ten jest obecnie przygotowywany do uruchomienia wielkoseryjnej produkcji w technologii Intel 18A – pierwszego w pełni opracowanego w Stanach Zjednoczonych procesu klasy 2 nm. Docelowo produkcja ma ruszyć „pełną parą” pod koniec 2025 r.

Wafel krzemowy wykonany w litografii Intel 18A, który posłużył do budowy procesora Intel Xeon 6+ "Clearwater Forest"

Zbliżenie na wafel krzemowy wykonany w litografii Intel 18A

Nowa technologia posłuży do wytwarzania jąder krzemowych wykorzystywanych w nadchodzących generacjach procesorów Core Ultra 300 (Panther Lake) oraz Xeon 6+ (Clearwater Forest). Intel nie zamierza jednak ograniczać się wyłącznie do własnych produktów – firma planuje oferować swoje moce produkcyjne także innym producentom układów scalonych.

Rozmiar procesu produkcyjnego, wyrażany w nanometrach (nm) lub angstremach (1 nm = 10 Å), pierwotnie oznaczał fizyczne wymiary tranzystora, czyli długość kanału między źródłem a drenem. Współcześnie ta wartość nie odpowiada już bezpośrednio rozmiarowi samego tranzystora. Zamiast tego stanowi raczej nazwę marketingową i umowną określającą stopień zaawansowania technologii, obejmującą gęstość upakowania tranzystorów, wydajność energetyczną, częstotliwość pracy i możliwości produkcyjne układów scalonych. Mniejsza liczba w nanometrach nie oznacza więc automatycznie mniejszych fizycznie elementów, ale sugeruje nowocześniejszą i bardziej wydajną technologię.

Oprócz zmniejszeniu rozmiaru tranzystora, w nowej litografii kluczowe znaczenie mają dwa innowacyjne rozwiązania – RibbonFET i PowerVia.

RibbonFET to całkowicie nowe podejście do budowy tranzystora, która pozwala na wydajniejszą pracę układów i mniejsze zużycie energii. Kluczowe znaczenie ma tutaj też technologia PowerVia – system dostarczania zasilania od spodniej strony chipu, dzięki czemu energia i sygnały trafiają szybciej i bardziej efektywnie, poprawiając stabilność i osiągi procesora. Dodatkowo producent zoptymalizował warstwy procesora, co ma przełozyć się na niższe koszta produkcji.

„Na papierze” wygląda to całkiem nieźle. Według deklaracji producenta, nowa technologia produkcji chipów zapewnia do 15 proc. wyższą wydajność na wat i 30 proc. większą gęstość tranzystorów w porównaniu z poprzednią generacją procesu litograficznego (Intel 3).

Kluczowy moment dla Intela

Czy technologia Intela rzeczywiście będzie w stanie konkurować rozwiązaniami innych fabryk (np. TSMC)? O tym przekonamy się zapewne dopiero za jakiś czas – nie tylko po możliwościach nowych procesorów Intela, ale także po zainteresowaniu ze strony innych firm. Warto pamiętać, że kluczowe znaczenie ma nie tylko wydajność i efektywność energetyczna chipów, ale także uzysk (procentowa ilość działających chipów), koszt produkcji oraz dostępność mocy przerobowych danego procesu litograficznego.

Li Bu Tan, szef Intela, deklarował, że priorytetem firmy jest masowe wdrażanie technologii Intel 18A. Będzie ona jednak dostępna wyłącznie dla Intela. Inwestycje w nowszą litografię, Intel 14A, będą zależały od zainteresowania rynku. Szef Intela wyraźnie podkreślił, że firma chce tworzyć rozwiązania odpowiadające na potrzeby klientów — dokładnie wtedy, gdy są one potrzebne. Jeśli procesy 18A i 14A „nie wypalą”, rozwój kolejnych litografii może znaleźć się pod dużym znakiem zapytania.

Organizatorem wyjazdu na Intel Technology Tour US 2025 była firma Intel.