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    在我们超能网的一些有关产业链的新闻(特别是有关台积电这种代工厂的)中大家经常会看到下面这张图片,越来越多的读者也知道了这个东西叫做晶圆,虽然我们不会直接的接触到它,但是我们平常能见到的CPU和GPU裸Die则都是由这个东西切割后而来的,由于其形状为圆形,故称为晶圆。

    那么晶圆为什么是圆形而不是矩形的呢?特别是我们见到的CPU和GPU裸Die都是矩形,如果晶圆不是圆形而是矩形岂不是理论上可以完全无浪费的切割成小片,不是更好吗?

    这需要从晶圆的制造过程说起。

    在将二氧化硅矿石与炭混合经由加热发生氧化还原反应之后,就可以得到粗硅了,但是这时候得到的粗硅纯度还不能用于制作集成电路。接下来把粗硅经盐酸氯化并经蒸馏后则可以进一步得到纯度更高的多晶硅,再接下来就有一个很重要的获取单晶材料的晶体生长方法了,它被称为柴可拉斯基法,是目前主要的获取单晶材料的晶体生长方法,利用它可以将多晶硅变成单晶硅。


    柴可拉斯基法示意图

    做法是将前面得到的多晶硅熔解,将晶种(或称“籽晶”)置于一根精确定向的棒的末端,并使末端浸入熔融状态的硅。然后,将棒缓慢地向上提拉,同时进行旋转。对棒的温度梯度、提拉速率、旋转速率进行精确控制,那么就可以在棒的末端得到一根较大的、圆柱体状(确切的说是像两头削尖了的铅笔的形状)的单晶硅晶棒。


    英特尔博物馆展示的单晶硅晶棒

    硅晶棒再经过切片、研磨、抛光后,即成为集成电路芯片的基本原料——硅晶圆片,就是“晶圆”。它经由圆柱体切片而来,所以是圆形。

    晶圆是圆形主要是因为集成电路芯片需要单晶硅,而实现单晶硅主要靠柴可拉斯基法,大家可以记住这个方法的名称,它得名于波兰科学家扬·柴可拉斯基,他是于1916年研究金属的结晶速率时,发明了这种方法。现在,柴可拉斯基法已经演变为钢铁工厂的标准制程之一。

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    已有 20 条评论,每一条合规评论都是对我们的褒奖。
    • splendidvow研究生 01-09 17:28  加入黑名单

      和养殖珍珠一样啊

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      20#

    • 游客 01-08 16:44

      那如果把圆柱体竖着切呢?不过每片方的都不一样大小估计也没法高效生产

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      19#

    • changlongchina教授 01-08 14:29  加入黑名单

      忘了,回来复习下

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      18#

    • 63047838博士 01-08 11:47  加入黑名单

      因为两点,拉晶的时候只能拉出圆形,光刻的镜头是圆的

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      17#

    • 王林的大哥博士 01-08 11:00  加入黑名单

      啊啊啊,我一直都读成:圆晶。。。。。。。。

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      16#

    • 游客 01-08 11:00

      因為圓形可以避免應力過度集中在直邊的其中一點而造成直向裂

      支持(10)  |   反对(0)  |   举报  |   回复

      15#

    • 游客 01-08 09:57

      因为方的叫晶方、所以圆的叫晶圆。

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      14#

    • 游客 01-08 08:48

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      13#

    • 便士麦研究生 01-08 07:53  加入黑名单

      叫晶圆肯定是圆形啊!方的叫晶方!

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      12#

    • 游客 01-07 23:00

      游客

      柴可拉斯基,听名字还以为是老毛子科学家
      01-07 17:16
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    • 波兰人也是斯拉夫民族

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      11#

    • QQ23870862终极杀人王 01-07 20:48  加入黑名单

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      10#

    • 游客 01-07 20:30

      游客

      这个好像跟切晶圆的方法有关 能少一刀是一刀
      01-07 17:15
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    • 不是少一刀是一刀,而是目前只能一刀切到底,中途不可以中断所以六边形等形状是做不到的

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      9#

    • 游客 01-07 17:24

      光刻的光阻膜和感光膜都是旋涂工艺铺上去的,圆形的能铺得更均匀

      支持(15)  |   反对(0)  |   举报  |   回复

      8#

    • 游客 01-07 17:16

      柴可拉斯基,听名字还以为是老毛子科学家

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      7#

    • 游客 01-07 17:15

      OS_core 博士

      学习了,硅晶棒原来是这样制作的。
      芯片架构如果能设计成六边形,将晶圆切割成蜂巢那样应该也能提高利用率。不过这假设太过理想化,还是通过制程工艺进步减小芯片面积和增加晶圆尺寸来提升晶圆利用率比较靠谱些。另外,像AMD那样多个小die互联取代大die设计也是提高晶圆利用率
      01-07 16:14
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    • 这个好像跟切晶圆的方法有关 能少一刀是一刀

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      6#

    • 游客 01-07 16:52

      刚说要科普文就立马出来一篇,不错不错。

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      5#

    • 游客 01-07 16:17

      所以是制造单晶硅的方法需要旋转吧,就成了圆柱状,再切片就是圆了

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      4#

    • OS_core博士 01-07 16:14  加入黑名单

      学习了,硅晶棒原来是这样制作的。
      芯片架构如果能设计成六边形,将晶圆切割成蜂巢那样应该也能提高利用率。不过这假设太过理想化,还是通过制程工艺进步减小芯片面积和增加晶圆尺寸来提升晶圆利用率比较靠谱些。另外,像AMD那样多个小die互联取代大die设计也是提高晶圆利用率

      支持(10)  |   反对(0)  |   举报  |   回复

      3#

    • OS_core博士 01-07 16:08  加入黑名单

      要是有晶方,那个应该就是方形的了

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      2#

    • 游客 01-07 16:05

      不然为什么叫晶“圆”呢?

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      1#

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