Fab的那些事儿
离开Fab快两年多，以后应该也不会再进去，所以准备写一些文字记录下，没有提纲，没有概要，想到哪里写到哪里。
Fab的全称叫Fabrication ，也就是集成电路制造的工厂、车间，Fab里的从业者什么专业的都有，从中文到微电子，有物理，化学，数学，英语等等。
1、研发工程师（TD）
(1)工艺
(2)整合
(3)器件
2、工艺工程师（PE）
(1)Litho
(2)Etch
(3)Thin Film
(4)Diff
3、工艺整合工程师（PIE）
4、良率/缺陷分析工程师（YE）
5、质量/品质工程师（QE）
6、制造部（MFG）
7、设备工程师
8、量测部门（MMT）
9、失效分析工程师
10、厂务工程师
11、产品工程师（PDE）
12、客户工程师（CE）
Fab的研发工程师相对于其他工程师来说待遇和前景是最好的，主要负责最新工艺的研发和产品的升级，TD不是每个Fab都会有，一些低端的八寸厂Fab没有，因为不需要，还有一些国外的Fab在大陆设厂，因为涉及先进技术的保密新，研发部门一般会放在在本国，比如西安的三星，上海松江的台积电就没有研发等。国内的Fab一般都会有研发部门，比如中芯国际，华虹，长江存储等。
研发工程师也会分不同种类，有工艺，整合，器件研发。工艺只负责某个专门工艺研发，例如etch只负责etch工艺研发，litho 只负责litho工艺研发。整合研发主要是把各个工艺的研发串联起来，协调上下游的整合，对某个工艺理解不需要太深刻，但是需要有广度。器件研发主要是负责产品的电学性能的优化，涉及到芯片的device的设计，掌握了产品的核心性能和工艺指标。研发工程师面临的压力也较大，因为新工艺和新技术面临的不确定性也多，台积电针对研发部门有著名的“夜莺”计划，也就是两拨人，白天和晚上两班倒。
负责Fab生产的工程师种类繁多，有工艺工程师，设备工程师，工艺整合工程师，良率工程师，质量工程师，制造工程师等。
工艺工程师一般有四大Module，分别为Litho，Etch，Thin Film，Diff，对应的有设备工程师。每个module负责对应的工艺模块，工艺工程师的主要作用就是保证工艺的稳定性，找到不稳定因素，提出解决方案，提升良率，同时还需要解决线上各种异常问题，比如设备宕机等等，同时还需要做一些DOE实验，保证新机台，新Chamber，新Parts的一致性等。
工艺整合工程师是一个fab的核心成员，负责所有工艺的整合，一般需要带特定的产品从开始到结束，需要保证产品的WAT稳定。工艺整合工程师和工艺工程师相比较来说，可能对某个特定工艺理解不深，但对于上下游的衔接和整体的把握很深刻，在广度上更胜一筹。总体来说，PIE的知识储备和技能要求比PE更高，在Fab里面的地位和待遇要比PE更高，更好。
良率工程师也是Fab里不可缺少的部门，但是不同的Fab职能情况不一样。良率工程师主要负责分析wafer制造过程中defect来源情况，最终目标是提升产品良率，主要分析各种测试数据，从中找到异常点。wafer在开始到结束过程中会经过很多process步骤，process结束后会有各种表征和测试步骤，其中的任何一步发生异常都会造成良率低下，可以说良率工程师就是以wafer为分析对象的数据分析工程师。良率分析工程师还有一个职责就是分析缺陷，所谓的缺陷就是由于particle导致实际process出来的pattern和设计中的不一样，主要是使用KLA机台scan整片wafer，发现异常点并拍照发现缺陷，并对缺陷进行分类以及来源分析。良率工程师的职责看起来挺复杂，但是工作久了就会发现，80%的问题一直重复，只要按照SOP来就行，很多情况下都是重复的。
质量/品质工程师也是Fab中重要的岗位，主要职责是保证制程的稳定性和芯片的可靠性。日常工作主要是监督各个部门品质相关问题，例如某个机台换新的Parts，需要做对比实验，写报告让QE review，确保没有问题才能正式release。QE在Fab里工作压力不是很大，但权力很大，可以highlight很多部门，算是一个很爽的岗位。
制造部的主要职责是run货，在Fab里面属于体力劳动，长时间待在无尘室，需要倒班，待遇也是比较低的。制造部的工程师也叫MA，他会根据系统或者其他工程师的指示把对应的FOUP（装wafer的盒子）放在对应的机台上，当然一些先进的Fab都是自动化流程，会有天车把FOUP自动丢到对应的机台上。可以预测，在不久的将来，由于人工智能、机器人和自动化，制造部的MA可能会面临失业。PS：制造部的小妹妹都是很漂亮的。
再说一下设备工程师，不同的module会有对应的设备工程师，设备工程师也是Fab里面比较辛苦的，设备出了问题，一般都会call设备工程师，设备工程师的主要职责就是保证设备持续、稳定运行，日常工作有设备的PM，也就是维修保养。当然设备工程师的待遇也不是非常好，而且需要倒夜班，辛苦。
量测部门每个Fab叫法不一样，有的叫MMT，有的叫MI，但他们的职责都是负责process完成后的量测表征。量测表征主要有CD，OCD，TK，角度等，量测部门的职责就是负责建立量测recipe以及保证其稳定性。但是CD SEM（扫描电镜）机台好像都是litho和etch自己负责的。
失效分析工程师主要是利用基本的理化表征仪器对芯片的微观物理结构和成分进行表征，涉及的方法有扫描电镜，透射电镜，XRD，元素分析等等。因为在研发过程中经常需要看芯片微观结构，所以需要切片，电镜拍照，分析其微观结构，以上过程也叫PFA。分析defect的时候有时也需要分析其元素成份，所以也会请失效分析工程师做能谱分析。失效分析工程师工作压力不大，工作内容会一直重复，一般追求安逸的女生很多。
厂务工程师主要负责sub-fab中的各种物料的供应以及污水废气的处理。Fab实质上就是一座大型精密化工厂，制造过程中需要用到各种高纯气体，液体等。
产品工程师（product engineer ）每个Fab的职责都不一样，他不负责Fab具体的工艺，但需要和客户（fabless）打交道，主要职责是帮助Fab找到具体的yield loss root cause，提高良率，需要分析各种数据，撰写分析报告。有的Fab中，产品工程师不受重视，很多职责分担到PIE身上。
客户工程师（customer engineer ）主要职责是和客户打交道，充当contact window 角色，把客户的问题和需求传递到Fab中。PDE和CE经常和PIE打交道，很多基本的问题都需要PIE support。
以上主要是Fab中一些常见的核心工程师岗位，当然还有一些support部门，比如IT，法务等等，这里不一一介绍。
vendor
vendor也就是供应商的意思，广义上说Fab里的所有服务商都可以称作vendor，例如负责Fab绿化的园林工人等，狭义上讲Fab里机台设备的供应商才称作vendor，例如ASML光刻机的vendor等。
Fab里面不仅有自己的员工，还有很多vendor工程师，提供onsite的技术服务。按照工程师种类分，vendor可以分为：
(1)设备工程师
(2)工艺工程师
(3)研发工程师
(4)软件工程师
vendor的设备工程师和Fab的设备工程师区别不大，都是负责机台设备的稳定，持续工作。工艺工程师主要负责机台工艺，简单说就是负责机台的recipe建立，调试，升级等。vendor的技术工程师对设备和工艺的理解更深，Fab的工程师对设备和工艺的的理解更广。这也好理解，Fab工程师负责的机台和工艺很全面，一个工程师可能要负责多种机台和工艺，所以理解的更广。术业有专攻，vendor工程师只负责自家机台和工艺，日积月累，自然理解更深刻。
vendor也有研发工程师，随着半导体技术的发展，设备也在更新升级，以满足更先进的制程。研发工程师就是负责设备的研发，不过研发工程师很少去客户的Fab，因为设备厂商也会有自己的无尘室作为研发使用。有硬件就会有相应的软件，vendor也有软件工程师，负责机台操作软件的研发和维护。不过这里的软件工程师和互联网的软件工程师差别很大，压力也会较小。
Fab中的vendor和互联网企业中的外包商不一样，据某乎爆料，互联网企业的外包商一般干的都是脏活，累活，甲方不会把外包商当人看起。Fab里的vendor工作压力相对较小，不用倒夜班，周末也很少加班，一般出了很大的问题，Fab的工程师解决不了才会找vendor帮忙。经常有Fab的工程跳槽去当vendor，可以想象vendor的待遇还是不错的。
接下来说说有哪些vendor，最著名的是荷兰的ASML，垄断全球80%光刻机市场，网传高端设备售价1亿欧元每台，而且每年数量有限，有钱也不一定买到，关键全球只有ASML能够生产EUV光刻机。当然ASML还有集束型设备、外延反应器、垂直扩散炉、PECVD 反应器、原子层沉积设备、等离子体增强原子层沉积（PEALD）设备等。顺便提一下，日本的尼康（没错，就是生产单反相机的）也有自己的光刻机，但技术没有ASML先进，目前的产品还停留在ArF和KrF光源，且售价也远低于ASML。
应用材料是一家美国老牌半导体设备供应商，产品横跨CVD，PVD，etch，CMP，RTP等除光刻机外几乎所有半导体制造设备，印象中是全球半导体设备供应商中排名第一。
泛林半导体是全球第二的半导体设备供应商，也是一家美国企业，主要生产薄膜沉积，干法刻蚀和清洗设备等。
东京电子是日本一流的半导体设备供应商，其生产的干法刻蚀设备性能稳定，在Fab中口碑甚佳。
科磊也是一家美国公司，主要为Fab提供缺陷检测设备和良率管理解决方案等。其光学和电子束检测设备凭借高效，准确的性能占全球市场50%以上的份额。
国内的供应商技术最先进中的当属中微半导体，旗下干法刻蚀设备通过台积电5nm工艺验证，MOCVD设备也在大量出货。
Fab里面还有很多vendor，这里不一一介绍，后面写职业规划和跳槽相关。
职业规划跳槽篇
前面介绍了Fab里的工程师种类，接着主要介绍Fab里面的工程师职业规划。
先把fab里工程师做一些对比，主要从工作压力，薪资待遇，升职速度等方面进行对比。
总体的工作体验排名如下:
Fab < vendor < IDM < fabless，这只是个大概的排名，并不具有权威性，仅供参考。Fab当然是最辛苦的，机台24小时不间断运行，同行竞争压力大，客户传递的压力也很大。
vendor属于Fab的乙方，按道理来说压力也是很大的，但由于其工作特殊性，相较于Fab来说压力不是很大，因为不用24小时负责产线，虽然Fab的工程师会给vendor施加压力，但毕竟不是上级老板，做好自己本职工作就好，而且很多时候都是属于待命性质，出了问题才要解决，没有问题的时候可以做自己的事，还有一点就是知名的外企vendor出差待遇不错，住宿都是五星级酒店，这也算是一种福利吧。
IDM是自己设计芯片，自己制造，工程师压力相比较不是很大。
Fabless的总体压力不大，需要看公司和岗位，比如某思，某些岗位的工程师压力比Fab还大，但是其薪水也是很高的，所以Fab工程师的梦想都是跳槽进fabless 。
接下来具体说一下Fab里的情况，制造部，设备工程师和工艺工程师要上夜班，所以说这三个岗位是最辛苦的。制造部的工程师出路很窄，除了各个Fab之间相互跳，另外一条路就是去其他部门当助理工程师，再升为普通工程师。
再简单介绍下Fab里PIE和PE的日常工作内容，首先是Fab生产线上各种参数的review，PIE主要是WAT参数，PE负责各种process过程中的参数以及量测的inline参数。然后是异常参数的处理，root cause分析以及问题的解决。接着是各种project的推进，包括实验的设计，实施和数据收集分析等。最后还有紧急重大case的多方合作分析处理，例如产品的low yield问题。
Fab里的工作体验大概排名如下：
MFG < EE < PE < TD < PIE < YE ~= PDE ~=QE
制造部技术含量较低，学历要求也不高，需要长时间在Fab，大部分时候是体力劳动，所以工作体验较差。
设备工程师学历要求一般是本科，也有硕士，工作内容主要是负责设备机台，大部分工作时间也是在Fab，需要上夜班，也是很辛苦，但是技术含量较高，需要深入了解机台运行原理和基本操作。
工艺工程师招聘应届毕业生的要求基本上都是硕士，以前也有本科，工作内容主要是负责具体的制程，需要了解基本机台原理和操作，大部分的工作时间是在office，出了问题需要进入fab，大部分都需要上夜班，也有特殊情况，例如资深工程师可以不用上，有些部门会招聘专门上夜班的助理工程师等。
研发工程师现在都是招聘博士，优秀硕士也会发offer。研发工程师会接触到最新技术，所以技术含量最高，但是压力也会很大。
制程整合工程师一般都是招聘硕士，该岗位是Fab里比较好的岗位，能全面接触Fab里的相关知识，工作压力相比较也不是很大。
良率工程师和产品工程师一般也是招聘硕士，工作压力不大，每个Fab也是不太一样，也是Fab里性价比高的岗位
质量工程师一般都是从其他岗位转过来，而且都是比较资深，在Fab里的权力很大，可以highlight很多部门，一般女生工程师较多。
如果大家认真看到这里，如何选择岗位，如何跳槽应该很清楚了，人往高处走，水往低处流，总体来说肯定是往产业的上游走，下面给几条路线进行参考。
PE > TD/PIE/YE/QE/vendor/fabless
PIE > TD/QE/vendor/fabless
YE > PIE/QE/TD/fabless
vendor > PIE/TD/fabless
TD > PIE/vendor/fabless
QE > PIE/fabless
EE > PE/vendor
以上，有问题欢迎留言。
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今天是《半导体行业观察》为您分享的第2228期内容，欢迎关注。
★CMOS微缩结束了吗?
★功率半导体将开启新时代
★汽车半导体的瓶颈是什么？
“芯”系疫情｜AI｜TWS｜ARM｜存储｜CMOS｜德州仪器｜MEMS
几张图看懂半导体产业
来源：内容由半导体行业观察（ID：icbank）编译自semiwiki，谢谢。
去年有大量关于半导体行业的文章：芯片短缺、 CHIPS 法案、我们对台湾和台积电、对中国大陆的依赖等等。半导体生态系统
我们正在看到的社会现象是一切都在走数字化转型。半导体——处理数字信息的芯片——几乎无处不在：计算机、汽车、家用电器、医疗设备等。半导体公司今年将销售 价值 6000 亿 美元的芯片。如下图所示，这个行业似乎很简单。半导体生态系统中的公司制造芯片（左侧的三角形）并将其出售给公司和政府机构（右侧）。然后，这些公司和政府机构将芯片设计成系统和设备（例如 iPhone、PC、飞机、云计算等），并将它们出售给消费者、企业和政府。包含芯片的产品的收入价值数 十亿 美元。半导体行业细分
半导体行业有七种不同类型的公司。这些不同的行业细分中的每一个都将其资源沿价值链向上输送到下一个，直到最终芯片工厂（“Fab”）拥有制造芯片所需的所有设计、设备和材料。从下往上看，这些半导体行业细分市场是：芯片知识产权 (IP) 内核
芯片的 设计 可能归一家公司所有，或者……
一些公司许可他们的芯片设计——作为软件构建模块，称为 IP 内核——以供广泛使用
有超过 150 家公司销售芯片 IP 核
例如，Apple 授权 ARM的 IP 核 作为其 iPhone 和计算机中微处理器的构建块
电子设计自动化 (EDA) 工具
工程师使用专门的电子设计自动化 (EDA) 软件设计芯片（在他们购买的任何 IP 内核之上添加自己的设计）该行业由三个美国供应商主导 ——Cadence、 Mentor （现为西门子的一部分）和 Synopsys使用这些 EDA 工具的大型工程团队需要 2-3 年的时间来设计一个复杂的逻辑芯片，例如在电话、计算机或服务器中使用的微处理器。（见下图设计过程。）特殊材料和化学品
到目前为止，我们的芯片仍处于软件阶段。但要将其转化为有形的东西，我们将不得不在一家名为“晶圆厂”的芯片工厂实际生产它。制造芯片的工厂需要购买专门的材料和化学品：硅晶片——制造它们需要晶体生长炉使用了 100 多种气体 ——散装气体（氧气、氮气、二氧化碳、氢气、氩气、氦气）和其他外来/有毒气体（氟、三氟化氮、砷化氢、磷化氢、三氟化硼、乙硼烷、硅烷，不胜枚举在…）流体（光刻胶、 CMP 浆料）光罩晶圆搬运设备、切割射频发生器晶圆厂设备 (WFE) 制造芯片
这些机器物理地制造芯片五家公司在行业中占据主导地位—— 应用材料、 KLA、 LAM、 东京电子 和 ASML这些是地球上一些最复杂（也是最昂贵）的机器。他们取一片硅锭，并在其表面上下操纵其原子稍后我们将解释如何使用这些机器“无晶圆厂”芯片公司
以前使用现成芯片的系统公司（Apple、Qualcomm、Nvidia、Amazon、Facebook 等）现在设计自己的芯片。他们创建芯片设计（使用 IP 内核和他们自己的设计）并将设计发送到拥有制造它们的“晶圆厂”的“代工厂”他们可能会在自己的设备中专门使用这些芯片，例如苹果、谷歌、亚马逊……。或者他们可能会将芯片出售给所有人，例如 AMD、Nvidia、高通、博通……他们不拥有晶圆制造设备或使用特殊材料或化学品他们确实使用芯片 IP 和电子设计软件来设计芯片集成设备制造商 (IDM)
集成设备制造商 (IDM) 设计、制造（在自己的晶圆厂中）和销售 自己的 芯片他们不为其他公司制造芯片（这种情况正在迅速变化。）IDM 分为三类——内存（例如 Micron、 SK Hynix）、逻辑（例如 Intel）、模拟（TI、 Analog Devices）他们有自己的“晶圆厂”，但也可能使用代工厂他们使用芯片 IP 和电子设计软件来设计他们的芯片他们购买 Wafer Fab Equipment 并使用专门的材料和化学品流片新的领先芯片（3nm）的平均成本现在是 5 亿美元芯片代工厂
代工厂在他们的“晶圆厂”中为其他人制造芯片他们从各种制造商那里购买和集成设备晶圆厂设备和专用材料和化学品他们使用这种设备设计独特的工艺来 制造 芯片但他们 不设计芯片台湾台积电 逻辑领先， 三星 第二其他晶圆厂专门制造用于模拟、电源、射频、显示器、安全军事等的芯片。建新一代芯片（3nm）制造厂耗资200亿美元晶圆厂
Fabs 是制造厂的简称——制造芯片的工厂集成设备制造商 (IDM) 和 代工厂都拥有晶圆厂。唯一的区别是他们是制造芯片供他人使用或销售，还是制造芯片供自己销售。将 Fab 想象成类似于书籍印刷厂（见下图）就像作者使用文字处理器写书一样，工程师使用电子设计自动化工具设计芯片作者与专门研究其流派的出版商签订合同，然后将文本发送到印刷厂。工程师选择适合其芯片类型（内存、逻辑、射频、模拟）的晶圆厂印刷厂购买纸张和墨水。晶圆厂购买原材料；硅、化学品、气体印刷厂购买印刷机械、印刷机、粘合剂、修边机。晶圆厂购买晶圆厂设备、蚀刻机、沉积、光刻、测试仪、封装一本书的印刷过程使用胶印、拍摄、剥离、蓝图、制版、装订和修整。芯片是在复杂的过程中制造的，使用蚀刻机、沉积、光刻来操纵原子。将其视为原子级胶印。然后切割晶片并封装芯片该工厂生产出数百万本同一本书。该工厂生产出数百万个相同芯片的副本晶圆厂问题
随着芯片变得越来越密集（单个晶圆上有数万亿个晶体管），建造晶圆厂的成本飙升——现在一个芯片工厂的成本超过 100 亿美元原因之一是制造芯片所需的设备成本飙升仅来自荷兰公司ASML的一台先进光刻机就 耗资 1.5 亿美元一个工厂有大约 500 多台机器（并不都像 ASML 那样昂贵）晶圆厂的建筑非常复杂。制造芯片的洁净室只是一组复杂管道的冰山一角，这些管道在正确的时间和温度将气体、电力、液体全部输送到晶圆厂设备中保持领先地位需要数十亿美元成本，这意味着大多数公司已经退出。2001 年有 17 家公司生产最先进的芯片。今天只有两家—— 韩国的三星 和中国台湾的台积电 。下一步是什么——技术
制造密度更大、速度更快、功耗更低的芯片变得越来越难，那么下一步是什么？逻辑芯片设计人员没有让单个处理器完成所有工作，而是将多个专用处理器放入芯片内部存储芯片现在通过堆叠 100 多层高而变得更密集随着芯片的设计变得越来越复杂，这意味着更大的设计团队和更长的上市时间，电子设计自动化公司正在嵌入人工智能来自动化部分设计过程晶圆设备制造商正在设计新设备，以帮助晶圆厂制造具有更低功耗、更好 性能、最佳面积成本和更快上市时间的芯片接下来是什么 - 业务
英特尔等集成设备制造商 (IDM) 的商业模式 正在迅速变化。过去，垂直整合具有巨大的竞争优势，即拥有自己的设计工具和工厂。今天，这是一个劣势。晶圆厂具有规模经济和标准化。他们不必自己发明，而是可以利用生态系统中的整个创新堆栈。只专注于制造AMD 已经证明，从 IDM 转变为无晶圆代工厂模型是可能的。 英特尔 正在尝试。他们将使用 台积电 作为自己芯片的代工厂，并建立自己的代工厂接下来是什么——地缘政治
在 21 世纪控制先进的芯片制造很可能被证明就像在 20 世纪控制石油供应一样。控制这种制造业的国家可以扼杀其他国家的军事和经济实力。确保芯片的稳定供应已成为国家的优先事项。（按美元计算，中国最大的进口是半导体——比石油还大）如今，美国和 中国 都在迅速尝试将其半导体生态系统彼此脱钩。中国正在投入 100 多亿美元的政府激励措施来建设中国晶圆厂，同时试图创造本土供应的晶圆厂设备和电子设计自动化软件在过去的几十年里，美国将大部分晶圆厂转移到了亚洲。今天，我们鼓励将晶圆厂和芯片生产带回美国以前只对技术人员感兴趣的行业现在是大国竞争中最大的部分之一。*免责声明：本文由作者原创。文章内容系作者个人观点，半导体行业观察转载仅为了传达一种不同的观点，不代表半导体行业观察对该观点赞同或支持，如果有任何异议，欢迎联系半导体行业观察。
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