版權歸原作者所有，如有侵權，請聯係我們(men)

作者：周雷

不管是不是電子產(chan) 品愛好者，相信大部分人對“芯片”這個(ge) 詞都不陌生，大到電視、冰箱、空調，小到手機、手表、剃須刀，幾乎我們(men) 身邊每個(ge) 角落都有它的身影。但是不管是什麽(me) 設備，裏麵芯片的形狀都是矩形。為(wei) 什麽(me) 芯片不做成圓形或者其它形狀？

要解釋這個(ge) 問題得從(cong) 芯片製造說起。

芯片製造主要有四大流程。上遊的IC（Integrated circuit，集成電路）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。中遊的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遊的IC封裝廠進行封裝測試。

芯片之所以是矩形主要原因在於(yu) 晶圓製作工藝。芯片的主要成分是矽，要把不起眼的沙打造成比黃金還貴的芯片，首先要進行矽的初純化，通過高溫加熱、純化、過濾等工藝，從(cong) 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、電性能良好，適合做芯片的單晶矽。這一係列過程目前行業(ye) 內(nei) 主要采用的方法是1918年，前蘇聯科學家切克勞斯基發明的直拉式晶體(ti) 生長法（CZ法）。

根據CZ法，從(cong) 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(hui) 在矽種的尾部有序生長，通過控製旋轉和提拉速率，就能出溶液中拉出不同大小的單晶矽棒。由於(yu) 是旋轉提拉，所以拉出來的單晶矽棒都是圓柱形的，從(cong) 中切出來的矽片也是圓形的，也就是所說的“晶圓”。芯片就是從(cong) 晶圓中裁切出來的。

單晶矽的製作工藝這麽(me) 複雜，作為(wei) 一件商品，當然是能從(cong) 中切出越多的芯片越好。所以把芯片切成方形就成了利益最大化的選擇。

那麽(me) 問題來了，要是用其它方法把單晶矽棒做成其它形狀，芯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(wei) 除了直拉法之外，還有其它生產(chan) 矽棒的方法，比如區熔法。但是即使生產(chan) 出其它形狀的矽棒，但由於(yu) 後續工藝，切出來的矽片也隻能是圓形的。

因為(wei) 切出矽片後，在光刻之前，需要在矽片上塗光刻膠。目前行業(ye) 內(nei) 普遍采用的是“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(hui) 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(cong) 中裁切出的芯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(chang) 失。

總結來說，單晶矽棒的生產(chan) 方式決(jue) 定了矽片的形狀為(wei) 圓形，圓形的矽片決(jue) 定了芯片的形狀為(wei) 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(yu) “晶圓”的標準設計的，所以方形芯片是一個(ge) 受益最大約定俗成的結果。當然，未來會(hui) 有其它形狀的矽片以及芯片嗎？從(cong) 目前的情況來看，可以有，但是沒必要。

參考資料

[1]揭秘！芯片設計及製造全過程

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

[2]芯片製造流程詳解，具體(ti) 到每一個(ge) 步驟

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

[3]蘋果華為(wei) 都在搞膠水芯片，這事得怪晶圓太圓了

https://m.thepaper.cn/newsDetail_forward_17570832

[4]為(wei) 什麽(me) 矽片不是方的？

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

文章由科普中國-創作培育計劃出品，轉載請注明來源

歡迎掃碼關(guan) 注深i科普！

我們(men) 將定期推出

公益、免費、優(you) 惠的科普活動和科普好物！