晶片為什麼不做成圓形？

作者：周雷

不管是不是電子產品愛好者，相信大部分人對

“

晶片

”

這個詞都不陌生，大到電視、冰箱、空調，小到手機、手錶、剃鬚刀，幾乎我們身邊每個角落都有它的身影。但是不管是什麼裝置，裡面晶片的形狀都是矩形。為什麼晶片不做成圓形或者其它形狀？

要解釋這個問題得從晶片製造說起。

晶片製造主要有四大流程。上游的

IC

（

Integrated circuit

，積體電路）設計公司根據要求設計出電路圖，矽晶圓製造公司製造出矽晶圓。中游的

IC

製造公司把設計出的電路圖移植到矽晶圓上，最後再把晶圓送到下游的

IC

封裝廠進行封裝測試。

晶片之所以是矩形主要原因在於晶圓製作工藝。晶片的主要成分是矽，要把不起眼的沙打造成比黃金還貴的晶片，首先要進行矽的初純化，透過高溫加熱、純化、過濾等工藝，從二氧化矽中提出高純度的多晶矽，然後再把多晶矽變成純度極高，結構穩定、電效能良好，適合做晶片的單晶矽。這一系列過程目前行業內主要採用的方法是

1918

年，前蘇聯科學家切克勞斯基發明的直拉式晶體生長法（

CZ

法）。

根據

CZ

法，從矽砂中提取出多晶矽後，將其放入石英坩堝中高溫融化，然後用一顆小籽晶或者叫晶種，放入溶液中。矽溶液碰到單晶矽種後會在矽種的尾部有序生長，透過控制旋轉和提拉速率，就能出溶液中拉出不同大小的單晶矽棒。由於是旋轉提拉，所以拉出來的單晶矽棒都是圓柱形的，從中切出來的矽片也是圓形的，也就是所說的

“

晶圓

”

。晶片就是從晶圓中裁切出來的。

單晶矽的製作工藝這麼複雜，作為一件商品，當然是能從中切出越多的晶片越好。所以把晶片切成方形就成了利益最大化的選擇。

那麼問題來了，要是用其它方法把單晶矽棒做成其它形狀，晶片是不是就可以做成其它形狀了？

如果不考慮實際收益的話，把單晶矽棒做成其它形狀理論上是可行的。因為除了直拉法之外，還有其它生產矽棒的方法，比如區熔法。但是即使生產出其它形狀的矽棒，但由於後續工藝，切出來的矽片也只能是圓形的。

因為切出矽片後，在光刻之前，需要在矽片上塗光刻膠。目前行業內普遍採用的是

“

甩膠法

”

，簡單來說就是在矽片中心塗光刻膠，然後旋轉矽片。如果矽片是其它形狀，就很可能造成一些地方膠多，一些地方膠水少，塗抹不均勻的情況。而任意方向都軸對稱的圓形就不會出現這種情況。

所以，即便造出其它形狀的單晶矽棒，收益最大的做法還是把矽片裁成圓形，從中裁切出的晶片自然也是方形的收益最大。

除此之外橫平豎直的切割方式也使得方形的良品率最高，曲線切割對機器的精密程度要求更高，成本也更高，得不償失。

總結來說，單晶矽棒的生產方式決定了矽片的形狀為圓形，圓形的矽片決定了晶片的形狀為方形。此外，後續包括塗抹光刻膠、以及光刻等加工工藝都是基於

“

晶圓

”

的標準設計的，所以方形晶片是一個受益最大約定俗成的結果。當然，未來會有其它形狀的矽片以及晶片嗎？從目前的情況來看，可以有，但是沒必要。

參考資料

［1］揭秘！晶片設計及製造全過程

https：//www。hisilicon。com/cn/about-us/press/news/chip-design-and-manufacturing

［2］晶片製造流程詳解，具體到每一個步驟

https：//www。guancha。cn/TMT/2017_06_26_415071。shtml

［3］蘋果華為都在搞膠水晶片，這事得怪晶圓太圓了

https：//m。thepaper。cn/newsDetail_forward_17570832

［4］為什麼矽片不是方的？

https：//www。iszcc。com/news/info12。html

文章由科普中國

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