Qualite : Propreté totale etautomatisation accrue chez Intel

QUALITE

Propreté totale etautomatisation accrue chez Intel

Le numéro 1 mondial des semi-conducteurs s'est doté d'une usine ultra-moderne à Leixlip en Irlande. Objectif: augmenter les rendements de production à coups de salles stériles et de robots.

Derrière les larges baies vitrées, l'univers est minéral et mécanique. Les robots, aux mouvements implacables remplacent l'homme dans la manipulation des tranches de silicium. Les opérateurs, en tenue de cosmonaute, ne sont là que pour contrôler et surveiller le bon fonctionnement du process. L'usine qu'Intel vient d'ouvrir à Leixlip (la Fab 10) près de Dublin, inaugure une ère dans la fabrication des puces électroniques. Pour sa première unité de diffusion européenne, le numéro 1 mondial des semi-conducteurs a décidé de produire dans un environnement encore plus propre. Cela lui permet d'augmenter les rendements de fabrication. Les 6000 m2 de salles blanches (des modules de process disposés en arêtes le long de couloirs centraux) sont qualifiés en classe 1. Le nec plus ultra: l'atmosphère contient moins de 3,5 particules de poussière d'un diamètre inférieur à 0,2 micron par m3 d'air! Celui-ci, circulant verticalement en flux laminaire dans chaque module élémentaire de process, est renouvelé toutes les six secondes. Et une légère surpression permet de s'affranchir des portes (entre modules de process et couloirs), dont les frottements, qui peuvent générer des particules, sont un facteur de contamination des circuits intégrés en cours d'élaboration. Un environnement dix mille fois plus propre que dans une salle de chirurgie! Et, pour éviter une pollution supplémentaire, Intel a adjoint à la traditionnelle tenue des opérateurs (la fameuse "Bunny Suit") un casque qui permet le filtrage de l'air rejeté. L'investissement, de 750 millions de dollars, est à la hauteur des objectifs du numéro 1 mondial du microprocesseur. Après sa montée en puissance, l'usine de Leixlip (qui doit couvrir les besoins du marché européen) produira 4millions de microprocesseurs par mois. Y seront fabriqués les modèles DX4 de sa troisième génération de microprocesseurs 486 et la dernière version P54C basse consommation du Pentium, dont la puce est constituée de plus de 3millions de transistors implantés sur quelques cm2 de silicium. Intel n'a pu réaliser une telle intégration sans un saut technologique important en conception comme en production. La gravure des motifs qui constituent le circuit intégré est réalisée grâce à des géométries de 0,6micron; la technologie Bicmos utilisée fait appel à quatre couches de métallisation intermédiaireset le process de fabrication comporte plus de vingt opérations.

Quelque 750 millions de dollars investis

Et quand on tutoie les technologies 0,5 micron, la pureté chimique des réactifs doit être inférieure à 10ppb (partie par milliard). La taille des défauts critiques se mesure en dixièmes de micron, et, pour les gaz, en centièmes de micron. En six ans, les contraintes de pureté ont été multipliées par cent. A Leixlip, les liquides et les gaz qui circulent dans les 56km de canalisations en acier spécial sont filtrés et analysés en continu, afin de maintenir la qualité du process. Parallèlement, les équipements de production (four d'oxydation, matériel de photolithographie, implanteur ionique, testeur de circuits intégrés) utilisés par Intel dans son usine irlandaise font appel aux plus récents progrès en matière de précision et d'automatisation: des matériels (beaucoup atteignent plusieurs millions de dollars l'unité) dont le prix croît géométriquement quand la largeur des traits à graver diminue. "La construction et l'équipement des salles blanches dépassent les 130000dollars par m2", confie Craig Barrett, vice-président d'Intel. Plus encore que ses concurrents, compte tenu de sa stratégie de renouvellement accéléré des générations de puces pour casser les prix de façon continuelle, Intel a mis l'accent sur le rendement. "Dans notre industrie, c'est ce qui fait gagner ou perdre de l'argent", commente un responsable. L'usine de Leixlip a été conçue pour satisfaire à ces contraintes économiques drastiques. La production des microprocesseurs s'effectue sur des tranches de silicium de 200mm de diamètre, qui remplacent les supports de 150mm couramment utilisées dans l'industrie du semi-conducteur. Intel rejoint ainsi, en Europe, IBM, SGS-Thomson et Hitachi, qui réalisent déjà la production de tranches de grand diamètre dans leurs unités respectives de Corbeil-Essonnes (près de Paris), de Crolles (en Isère) et de Landshut (près de Munich). Le passage aux modèles 200mm permet en effet de doubler le nombre de puces produites par tranche (200 pour le Pentium), pour un surcoût de seulement 20%. A terme, lorsque le process sera parfaitement réglé, l'objectif de l'usine irlandaise est d'atteindre des rendements de l'ordre de 80% de "bonnes" puces par tranche. Pour franchir ce seuil, la seule propreté ne suffit pas. Intel a aussi joué la carte d'une automatisation poussée. Plus de 90% des tâches en salles blanches sont confiées à des robots. La manipulation des "wafer boxes" est réalisée par des automates. L'acheminement de ces boîtes, où sont stockées les tranches entre les étapes du process, vers les équipements d'une même cellule de process est fait par chariots filoguidés. Et leur transport entre les zones de l'usine est assuré par un convoyeur monorail suspendu. L'automatisation évite ainsi toute erreur ou maladresse humaine. Toutefois, la sophistication du process et des matériels a poussé Intel à veiller à la haute technicité des personnels. Sur les 680salariés travaillant à l'usine de Leixlip (à 92% des Irlandais), 450 ont suivi des stages dans les différentes unités d'Intel réparties dans le monde. Un programme de 100millions de dollars en deux ans. Car, Intel sait que la qualité des process passe aussi par la compétence des équipes de contrôle et de maintenance.

De notre envoyé spécial,



MICROPROCESSEURS: INTEL RENFORCE SES POSITIONS

L a continuité des investissements industriels est toujours payante. Pour y avoir consacré 7milliards de dollars en cinq ans, Intel récolte les fruits de cette stratégie. Selon le cabinet d'études spécialisé Dataquest, la firme de Santa Clara a conforté ses positions de numéro1 en 1993, s'arrogeant 74% des ventes mondiales de microprocesseurs, contre 64% l'année précédente. Une proportion qui atteint les 83% pour les microprocesseurs utilisés par la micro-informatique. Equipant la plupart des micro-ordinateurs au standard IBM, Intel a enregistré une croissance de 73% de ses ventes de microprocesseurs (6,57milliards de dollars). Pour Dataquest, son principal rival, Motorola (qui équipe notamment les micro-ordinateurs d'Apple) arrive loin derrière avec 8% du marché mondial et un chiffre d'affaires de 705millions de dollars.



LES "PLUS" DE L'USINE DE LEIXLIP

Les 6500 m2 de salles blanches sont qualifiées en classe 1. Plus de 90 % des tâches sont automatisées par l'utilisation de robots de manipulation des tranches de silicium et de convoyeurs aériens d'une zone de process à l'autre. La fabrication des microprocesseurs s'effectue sur des tranches de silicium de 200 millimètres de diamètre. La technologie mise en oeuvre fait appel à des finesse de gravure de 0,6 micron.



DES OPÉRATEURS ASEPTISÉS

T ravaillant sur des technologies où la moindre particule parasite est synonyme de baisse des rendements de fabrication, les opérateurs de Leixlip ont l'obsession de la propreté. Avant d'entrer en salle blanche, ils doivent scrupuleusement suivre une procédure de... quatre-vingt-sept étapes! Du lavage du visage et des mains à l'eau déminéralisée au dépoussiérage des vêtements par de l'air comprimé, en passant par l'habillage de la fameuse combinaison "Jeannot Lapin" ("Bunny Suit"). Une tenue d'un nouveau type, répondant aux contraintes de propreté qu'impose la classe 1 des salles blanches de Leixlip. La combinaison en GoreTex est complétée par un casque muni d'un ventilateur (alimenté par une batterie portable) qui permet d'extraire l'air expiré par l'opérateur et de le filtrer avant de le diffuser dans la salle blanche. Chaque opérateur possède une panoplie de trois combinaisons (une sur lui, une de secours, la troisième étant au lavage). Coût à l'unité: 800dollars; et la garde-robe doit être renouvelée annuellement. Prix du casque: 600dollars. Le budget habillement de chaque employé de la Fab10 s'élève à 3000dollars par an!

USINE NOUVELLE - N°2447 -