洽谈半导体fab厂行业职位特点和未来规划

先简单介绍一下本人，曾在世界一流台企半导体公司任职PIE(制程整合工程师)，目前跳槽到design house（芯片设计公司） 做产品工程师。之后的文章会浅谈一下PIE的工作性质和职业规划。

观看这篇文章的大部分读者应该是近期打算入职半导体行业的朋友，这两年国内半导体行业发展对于半导体行业的工程师来说是一件好事，我身边的朋友都比较喜欢把半导体行业和当年的计算机行业相比，未来发展前景很大。半导体行业相比计算机行业有一个优势，那就是半导体相关的知识其实很难从学校里学习到（特别是制程方面），换而言之这个行业不会被新人挤掉，工程师工作经验越丰富，工作能力也就越强，是个可以长久吃下去的饭碗。

从半导体芯片生产的全过程来说，首先呢是会有一些公司生产晶圆，晶圆是半导体芯片生产的“地基”，有一种公司是将沙子制造成晶圆。有了晶圆之后，之后是将芯片的设计图盖到晶片上。这类公司国内目前岗位空缺很大，我之前也是在这种公司上班，这里可以和大家详细的讲解一下这类公司的职员推荐。

先说说fab里的生态，比较底层的工程师是设备工程师，这类工程师主要和设备打交道，主要的工作内容是对机台进行日常的维护，会有大量的时间在生产线上，半导体生产线需要很高的无尘条件，所以设备工程师常年穿着那种实验室的无尘服，之前听过一个朋友无尘服过敏！！此外在维护机台的时候会和一些化学试剂接触，有接触危险化学试剂的可能，不太推荐这种岗位，工作强度很大，机台故障可能随时被拉回公司维护，听说之前厂里有一个朋友喝完酒被拉回公司做维护，结果吐到机台里面了。未来的职业规划能可以往下游设备厂商那边去，工作会轻松一点，其次呢是往制程工程师转职。

制程工程师在fab厂里会根据制程的特性划分，比如蚀刻的晶片制程会有一个蚀刻制程部门，去制程工程师那边工作强度看部门的，也看厂，有些芯片的制作工艺对离子注入敏感度很高，那离子注入部门就很忙，不过正常来说蚀刻部门算是最倒霉的，因为蚀刻是一锤子买卖，很容易出问题。这类工程师比较好的职业规划有新制程导入岗位，其他fab的制程工程师，厂商等，基本是平级或者往下游跳槽。

一个fab里比较重要的两个部门是PIE 和 YED，分别是制程整合和良率提升。

对于比较先进的芯片制造工艺，PIE算是一个厂的心脏，话语权很大，对于新入行的朋友这个部门是比较推荐的（特别是先进制程公司），可以学习到很多东西，这里不细说，后面在写一篇文章介绍这个职位的工作内容。不过可以简单的说这个职位可以学习到一个fab厂的所有东西（皮毛的那种），工作能力强点的同事可以兼做YED PES的工作，所以后续的职业规划就很广泛，基本上半导体行业的岗位都可以跳槽，比如产品工程师（fab或者desing house的产品工程师都不错），SQE，contact window等等，年轻好学一点的也有机会去做设计工程师。YED 其实和PIE类似，看fab厂里生态，有些厂制程比较稳定，晶片的良率问题基本是来自defect，那种fab YED的话语权就比较大。PES算是做更多客户那边数据的分析，可以考虑往上游客户跳槽。

我个人认为fab厂的岗位性价比比较高的算是PIE YED，工作压力会稍微比设备和制程工程师轻松一些，不建议刚入职直接去PES，PES这个岗位我个人是觉得有一点PIE的经验再转过去比较好一些。

后面会再写一写fab厂里的工作状态，入职面试技巧之类的内容。

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半导体工厂Fab使用到的Gas主要分为2类： 大宗气体系统和特种气体系统

大宗气体系统（Bulk Gas）： 使用量较大的几种气体，有氮气（N2）、氧气（O2）、氢气（H2）、氩气（AR）、氦气（He）、压缩空气（CDA）。

一、大宗气体系统概述

Bulk Gas System主要由供气系统和管道系统组成，其中的供气系统包含气源、纯化、品质监测等几部分，一般气源设置在独立于生产厂房之外的气站（Gas Yard），而气体的纯化一般设置在生产厂房内专门的纯化间（Purifier Room），这样的目的是可以保证高纯度的气体输送距离减少，既可以保证气体品质，而且可以节约成本。一般高纯度输送气体的管道采用SUS 316L EP级管道。经过纯化的高纯气体从纯化间输送到辅道生产层（Sub Fab）或生产车间的架空地板下，形成配管网络，最后由二次配管系统（Hook up）送至各生产装备。

其中氮气在整个Fab生产制造中使用量最大，根据使用点品质要求不同，又区分为普通氮气（GN2）和工艺纯化氮气（PN2）

N2供应系统示意图

二、大宗气体供气系统

2.1 气体站

2.1.1 首先必须根据工厂所需用气量的情况，选择最合理和经济的供气方式。

概述中已说明使用量最大的是氮气，根据其用量的不同，可考虑采用以下几种方式供气：

1）液氮储罐，用槽车定期进行充灌，高压的液态气体经蒸发器（Vaporizer）蒸发为气态后，供工厂使用。一般的半导体工厂用气量适中时这种方式较为合适，这也是目前采用最多的一种方式。

汽化器Vaporizer

2）采用空分装置现场制氮。这适用于N2用量很大的场合。集成电路芯片制造厂多采用此方式供气，而且还同时设置液氮储罐作备用。

3）氧气和氩气往往采用超低温液氧储罐配以蒸发器的方式供应。

氧气和氩气供应示意图

4）氢气则以气态方式供应，一般采用钢瓶组（Bundle）即可满足生产要求。如用气量较大，则可采用Tube Trailer供气，只是由于道路消防安全审批等因素，目前在国内还很少采用此方式。相信随着我国微电子工业的飞速发展，相关的安全法规会更完善，Tube Trailer供气方式会被更多地采用。如果氢气用量相当大，则需要现场制氢，如采用水电解装置。

氢气和氦气供应示意图

5）氦气以气态方式供应，一般采用钢瓶组（Bundle）即可满足生产要求。如用气量较大，则可采用Tube Trailer/ISO槽车供气。

6）压缩空气主要通过Gas Yard内压缩机产气，干燥机吸附后得到干燥洁净的压缩空气，简称CDA。CDA一般在所有的行业均有使用，半导体Fab使用的压力相对一般行业稍高，常见在8.5bar以上。

在整个气体站，需要特别注意几个问题：

首先,供氢系统和供氧系统的安全性问题是必须予以高度重视的,如气体站的平面布置必须符合国家和行业相关安全规范。

其次，在设计供气压力时不仅要参照最终用户点的压力需求，而且必须考虑纯化器、过滤器以及配管系统的压力降。

2.2气体纯化与过滤

2.2.1气体的品质要求

目前对大宗气体的纯度要求往往达到ppb级，生产工艺线对大宗气体的品质要求较高。

因此，必须用不锈钢管道将大宗气体从气体站送至生产厂房的纯化室（purifier Room）进行纯化，气体经纯化器除去其中的杂质，再经过滤器除去其中的颗粒（Particle）。出于安全考虑，一般将氢气纯化室设计为单独一室，并有防爆、泄爆要求。

2.2.2 纯化器

目前国内采用的气体纯化器都是进口的，主要的生产厂家有SAES、Taiyo、Toyo、JPC、ATTO等。纯化器根据其作用原理的不同可以对不同的气体进行纯化。

一般说来，N2、O2纯化器较多采用触媒吸附式，Ar、H2、He纯化器则以Getter效果最佳，H2纯化器也多采用触媒吸附结合Getter式。

CDA常用加热吸附式干燥机来干燥压缩空气。吸附式干燥机是利用吸附剂（活性氧化铝、硅胶、分子筛）吸附水分的特性来降低压缩空气中水分的含量，一般来说可以使出口气的露点达到-40度以上。

在设计中要注意的是，不同气体纯化器需要不同的公用工程与之相配套。例如，触媒吸附式N2纯化器需要高纯氢气供再生之用；触媒吸附式纯化器需要冷却水。因此，相关的公用工程管线必须在气体纯化间内留有接口。

CDA干燥机后端室内管道需要注意结露问题，很多在设计时未能完全考虑，后期运营时部分管道结露严重，特别是靠近墙面处的管道，对墙面造成一定的影响。

2.3 气体的品质监测

大宗气体在经纯化及过滤后应对其进行品质监测，观察其纯度与颗粒度的指标是否已高于实际的工艺要求。目前着重对气体中的氧含量、水含量和颗粒度进行在线连续监测，而对CO、CO2及THC杂质采用间歇监测，有条件的Fab也会连续监测。测试结果连同其他测试参数（诸如压力、流量等）都会被送往控制室中的SCADA（Supervisory Control and Date Acquisition）系统。同时也可以将数据共享给必要的单位或组织。

2.4 供气系统的可靠性问题

由于微电子行业的投入与产出都是非常的大，任何供气中断都会带来巨大的经济损失。因此在设计中必须充分考虑气体供应系统运行的安全可靠性。若采用现场制气方式，往往还需要设置该种气体的储蓄供气系统作备用。

每一种气体的纯化器都需要有一台作备用。防止在一台纯化器异常时及时切换到备用纯化器。保证气体供应的稳定性。

半导体行业的特色是长期坚持吃苦耐劳，不论材料博士毕业或任何专业只有进入那环境才能体会，如果已拿英特尔的工艺工程师（PE）和长江存储的工艺整合工程师offer，要先对半导体行业有兴趣才能开始聊，基本上的态势是非常有发展在全球都有大好前途。

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