穿越风暴：重启半导体工厂设施的复杂过程

作为得克萨斯州奥斯汀社区的一员，恩智浦非常荣幸。恩智浦拥有约4,000名员工，运营着位于奥斯汀两端的两个晶圆厂——橡树山（Oak Hill）和奥斯汀科技生产中心（ATMC）。今年2月15日，我们的许多运营团队成员冒着大雪和危险驾车的风险前往工厂工作，这两个工厂每周7天、每天24小时不间断运行，以保持产品供应畅通。但这不是一场普通的暴风雪。当天上班几个小时后，我们接到通知说，为了重新分配电力资源，保障面临大面积停电的社区的正常运行和安全，不久后将断电。从那时起，我们的工厂面临着天然气和水供应的严重短缺。

为了维持员工和社区的环境安全，我们的晶圆厂断电了。而如果没有电力、天然气、水等基本公用设施，晶圆厂根本无法维持其基本的安全系统。这些中断，即使是几分之一秒，都会导致晶圆厂系统暂停，重新投入使用前，我们需要对设备和产品进行全面检查。但是无限期地终止我们所有的水、电、气，会带来什么后果呢？我们两家工厂必须全面关闭，团队全部离场（除了关键设施的团队成员），这是我们在奥斯汀地区运营30多年来前所未遇的状况。

现在我们已经初步恢复了运营，我想回顾一下2月份那天的亲身经历，分享过去几周里恩智浦团队的情况；我们在现场看到的破坏；以及这一段意料之外的闲置期后，我们重启工厂生产的场景。

让我们把时间拉到过去，回顾一下当时的背景。在强制关停之前两天，得克萨斯及邻近各州经历了一场灾难性冬季风暴，其猛烈程度超出所有人的预料。有史以来第一次，得克萨斯州的254个县全都收到了冬季风暴警报。最终，这场风暴造成了重大的生命损失，上百万人遭遇停电，美国人口第二大州里的一半居民无法获得清洁的自来水。这是得州历史上损失最惨重的自然灾害，对于得州人来说，这确实是一场终生难忘的风暴。

得州人终生难忘的自然风暴——恩智浦的曲折风暴

奥斯汀工厂的任务是生产半导体晶圆，运往恩智浦其他工厂进行测试、组装，最后送到我们的客户手中。奥斯汀工厂服务多个终端客户和细分市场，其中最大的是汽车、工业和物联网（IoT）行业的主要零件供应商。为了生产产品，我们每一家工厂除了几千台关键且复杂的基础设施外，还需要上百台高度精密的半导体加工设备，才能确保我们的工厂正常运行。我们知道，我们的产品用于汽车的安全系统，而且在多种情况下，对汽车和医疗设备等最终产品的功能至关重要。

我们定期停工维护时，我们必须妥善保护恩智浦的所有设备和所有晶圆在制品（WIP），这个过程非常艰辛。正常情况下，工厂安全停工的过程大约需要一周（重启过程另需两周）。如果我们在没有经过仔细流程处理的情况下强制关停，会发生什么？试想强制从电脑中弹出U盘时，电脑会愤怒地发出紧急警告，提醒人们U盘未安全弹出。文件可能受损，需要全部检查。甚至U盘已无法使用。现在想象一下，同样的场景发生在更大的规模下，涉及数千台设备和数万个WIP晶圆，就能更好地了解在紧急危机中完全关闭晶圆厂，并在几周后重新启动是什么感觉。

恩智浦通过细致周到的应急计划来预测紧急情况并做好准备。我们反复审视评估应急计划，保证计划因时制宜，尽管从来没有人预料到会发生这次冬季风暴这样的事件。以下是这些计划在2月15日和随后几周的运作情况。

确保恩智浦员工和社区的安全

恩智浦始终把员工和周边社区的健康和安全放在首位。我们需要评估的第一件事是恩智浦晶圆厂团队的健康状况。我们所有人既要处理工作中的意外情况，还要顾及同样处于受风暴影响的周边地区的家人和住所。我很自豪地报告，在工厂关闭过程中，恩智浦团队的每一位员工的人身安全都得到了保障。

在这场危机中，我们需要做的第一件事是确保储存用于塑形硅的大量化学品、气体和其他材料的大罐处于安全状态，无论此次关闭持续多久。工厂断电时，备用发电机立即启用，从而保持材料的稳定性，以及关键设施和洁净室基础设施的安全系统。

铸铁防回流阀破裂

接下来，我们收到通知，天然气供应几乎切断，以解决附近社区的天然气严重短缺。针对这种情况，恩智浦实施了应急计划，从天然气转换为柴油。我们还有一个氮气应急计划，可以自行生成氮气或将液氮转换为气态氮，这对我们的运营至关重要。

对于任何计划内外的关停，我们的安全协议规定，必须有团队24/7全天候在现场负责保障安全，确保设备关停不会导致机器出现任何问题。我们每个厂址均有一个约20人的团队，克服寒冷和黑暗，一直坚守岗位，甚至许多人都在应急折叠床上过夜。这些团队成员是确保工厂安全的第一道防线，让我为成为恩智浦的一员而感到自豪。

精心策划，迎接前所未有的挑战

二月下旬，工厂恢复了水、电、天然气的供应——晶圆厂恢复运行的第一步。第二步是稳定两个工厂，需要数日的努力才能恢复两个站点的安全系统，并确保加热和冷却等过程正常运行。在整个过程中，我们进行了各种安全检查，包括花费数日的全面综合空气测量系统评估，以测量空气中的气体元素。我们的工厂团队不厌其烦地确认精密控制室中的每个警报，每个系统都运行正常，为我们的工程和运营团队成员提供安全工作场所。

2月27日，更多的员工可以返回工厂，最重要的是能进入工厂的核心——洁净室。即使我在3月中旬写下这篇文章时，验证工厂安全的工作仍在持续进行。这就是我们计划重启生产时的周密和谨慎程度。

只有在验证安全之后，才能开始对工厂中的每一台设备进行测试——每家工厂的设备数量不到1000台。我们为所有生产设备安全通电，检查洁净室中的所有晶圆、晶圆在制品，并评估各个物理损坏。因为生产设备非常复杂、灵敏，通电时需要严谨地排除故障。设备的重启必须符合质量标准，也就是说，在认证设备准备好运行高精度生产之前，需要测量每台设备上的颗粒物。具体来讲，我们测量的粒子宽度是一根头发的千分之一。一颗粒子就能引起故障，必须排除。仅设备重新通电就需要数日，使用先进过程控制系统，确保设备已准备好投入生产，还需要数日。

还要考虑这些设备需在+/-1度温度范围内的洁净室中正常运行。长期暴露在超出控制的环境条件下，包括远低于洁净室目标温度的低温纪录，造成了严重损害如下图：

由于铜管破裂而损坏的线圈必须拆除，因为它们无法修复。

除了对生产设备的损坏外，这场风暴还损坏了坚固的工厂基础设施。这些基础设施使用寿命理应和工厂一样长，因此，无法简单拆卸或维修。恩智浦等半导体厂商大多数都面临着这些前所未有的挑战。我们的团队迅速制定解决方案应对这些挑战。比如，更换损坏的空气处理装置。如下图所示，我们必须切掉损坏的部位，移除一块屋顶，并让请来现场的起重机通过我们刚打的孔，移除多个重达1000磅的部位。整个过程的公差不到12英寸，因此，主要机械更换对于维修团队来说风险非常高。

一台350吨的起重机正在通过空气处理装置的顶部降下新的盘管。

功能安全和生产质量没有捷径可走

只有在确定工厂设施设备满足生产质量要求后，才能开始为客户生产。在这一阶段，我们对产品进行了审查和确认，设备已经启动运行，我们终于能够逐渐将产能恢复到风暴前的正常水平。

重启晶圆厂耗时长且需要全员参与。不仅因为我们的任务规模巨大，还因为我们需要反复仔细地检查工厂内的每一个物件。恩智浦所有人都渴望工厂恢复满负荷运转，大家朝着这一目标齐头并进。我们的流程安全有保障，且通过了测试和验证。我们过去没有，将来也永远不会走捷径。在这段时间里，我们奥斯汀团队所表现出的专业精神、奉献精神和日以继夜的工作态度着实令人钦佩。随着在未来几周工厂的稳定运营，我们将回过头来评估我们所学到的东西，并确定进一步加固和保护我们设施设备，避免未来发生类似情况。

我在半导体行业工作了近30年，一直在学习，但过去的一个月，我和整个恩智浦团队学到的东西超乎想象。我们看到了将社区放在首位的重要性，认识到了不断对备份计划进行压力测试的价值，并验证了将产品质量置于恢复速度之前的重要性。

恩智浦晶圆厂团队所体现的价值观如下（按顺序排列）：

• 安全
• 质量
• 交付
• 成本

而这一切都离不开我们的员工。

对奥斯汀这场史无前例的恶劣天气事件的回应，这些价值观从未像现在这样重要。通过这一切，我们的团队再一次表明，他们是业内爱岗敬业、才能兼备的典范，我真诚地钦佩他们的奉献精神和坚韧不拔。