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芯片为什么没做成圆形？（芯片制造）

芯片为什么没做成圆形？（芯片制造）

2025-02-21 21:38:51阅读量：14 字体：大中小

晶圆制作工艺决定了芯片的形状
芯片呈矩形的主要原因是晶圆制造工艺。芯片的主要成分是硅。要使不起眼的砂子变成比黄金还昂贵的芯片，首先要对硅进行初期净化，提出从二氧化硅经过高温加热、净化、过滤等工艺，得到高纯度的多晶硅，然后将多晶硅变成纯度很高、结构稳定、电性能良好的，适合生产芯片单晶硅。目前，工业上用于这一系列工艺的主要方法是前苏联科学家切·克劳斯基于1918年发明的蒂普连晶体生长法(CZ)。

芯片为什么没做成圆形？（芯片制造）

CZ法是从硅砂中提取多晶硅，在石英坩埚中高温熔化，然后在溶液中放入小的种子或种子。遇到单晶硅种子晶体后，硅溶液会在单晶硅种子晶体尾部有序生长。通过控制转速和拉出速度，可以将不同尺寸的单晶硅棒从溶液中拉出。由于旋转提升，拉出的单晶硅棒呈圆柱形，从其中切出的硅片也是圆形，称为“晶圆”。芯片是从晶圆片上切下来的。单晶硅的制造非常复杂，作为一种商品，它能切割出的芯片越多越好。因此，把芯片切成正方形是最有利可图的选择。
所以问题是，如果单晶硅棒可以有其他形状，那么芯片也可以有其他形状吗?理论上，在不考虑实际效益的情况下，可以将单晶硅棒制成其他形状。因为除了拉法，还有其他的方法来生产硅棒，比如区域熔化法。然而，即使生产出其他形状的硅棒，由于后续工艺的原因，得到的硅晶圆也只能是圆形的。
因为在切出硅片后，在光刻前，硅片需要涂上光刻胶。目前业界广泛采用的是“胶铸法”，简单来说就是在硅片的中心涂上光刻胶，然后旋转硅片。如果硅片是其他形状，很可能造成有的地方出胶多，有的地方出胶少，上浆不均匀。对于任何方向上都是轴对称的圆，这是不可能的。
所以即使是制作其他形状的单晶硅棒也是最有利可图的。切下的筹码自然是方形的，利润最大。此外，水平和垂直切割方式也使平方产量最高，曲线切割对机床精度更高，成本也更高，利大于弊。
综上所述，单晶硅棒的生产方式决定了硅片的形状为圆形，圆形硅片决定了芯片的形状为方形。此外，后续的加工过程包括光刻胶涂层、光刻等都是基于“晶圆”的标准设计，所以方形芯片是最有利的惯例的结果。当然，未来还会出现其他形状的硅片和芯片吗?就目前的情况来看，可以有，但没有必要。