首先,我们先说下晶圆为什么是圆的?

这是因为制造晶圆的硅锭是高纯度多晶硅通过旋转出来的,简单来说就是利用旋转的力量,通过对提拉速率、旋转速率与温度的精确控制,就可以在棒的末端得到一根较大的圆柱状单晶硅棒。如下图:

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那么为什么芯片是方的呢?

首先,我们可以将芯片想象成一个建筑,故宫可以说是一个非常典型的方形设计典范。在空间学角度看,方形是一个非常合理的布局,比圆形建筑更易于制作、适合布置装饰,更利于设计芯片的操作。

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其次,方形的芯片更利于切割,仅需几刀就可以全部切下。如果是圆形的芯片呢?恐怕就要耗费比方形几倍的时间来切割了。从封装方向看,方形的芯片也便于进行引线操作,即使是Flip chip型封装,方形也更方便机器操作芯片将I/O接口与焊盘对齐。

第三,圆形芯片并不能解决硅片面积浪费的问题,反而可能更浪费了硅片面积。如下图,如果果从一个平面上切下很多圆形的区域,中间就一定会有部分区域被浪费,同时还不能避免晶圆外围的浪费。

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其实节约晶圆面积始终是一项重要课题。晶圆上能生产的芯片越多,生产效率就越高,单颗芯片的成本也越低。目前解决生产效率的最好方法就是提高晶圆面积,也就是我们熟悉的微积分。

圆形的芯片也没有办法解决硅片面积浪费的问题,这不仅是边缘的浪费,相接处也会有空隙,这就是现在晶圆为什么越做越大的原因;因为晶圆越大,空余面积越小,浪费就更少,晶圆上生产的芯片越多,生产效率就会越高,单颗芯片的成本就会降低;而从封装的角度看,方形的芯片更利于进行引线操作。