在半导体制造领域，晶圆是圆形的，而芯片是方形的，这种形状的差异背后有着深刻的技术和工艺原因。

 

芯片是方形的?

切割效率高

 

芯片在晶圆上以方形排列，切割时只需沿直线进行，效率高且浪费少。如果芯片是圆形的，切割过程会更加复杂，耗时更长。

 

封装的便利性

 

方形芯片在封装过程中更容易与引线或焊盘对齐，尤其是采用Flip chip型封装时，方形设计更便于机器操作。

 

晶圆利用率的优化

 

方形芯片在晶圆上的排列可以最大限度地利用面积，而圆形芯片则会在中间和边缘产生大量浪费的空间。

 

晶圆为什么是圆形的？

制造工艺的限制

 

晶圆的圆形来源于单晶硅棒的制造过程。单晶硅棒是通过柴可拉斯基法（Czochralski法）制成的，这种方法将高纯度的硅熔融后，通过晶种（籽晶）缓慢提拉并旋转，形成一根圆柱形的单晶硅棒。因此，晶圆是从圆柱形硅棒上切割下来的，横截面自然为圆形。

 

光刻涂胶的便利性

 

在光刻过程中，晶圆表面需要均匀涂抹光刻胶。圆形晶圆通过旋转涂胶的方式可以实现光刻胶的均匀分布，而方形晶圆的四个角会导致光刻胶堆积，影响光刻效果，从而降低良品率。

 

结构强度的优化

 

圆形晶圆在生产过程中具有更高的结构强度。硅片在光刻、刻蚀等工艺中会积累应力，方形晶圆的尖角容易导致应力集中，增加破损风险，而圆形晶圆则能有效分散应力，提高生产过程的稳定性。

 

为什么晶圆边缘会有不完整的芯片？

晶圆边缘的不完整芯片与光刻过程中使用的光掩膜（Mask）有关。光掩膜是方形的，由许多网格（Shot）组成，每个Shot包含一个或多个芯片。由于光掩膜的尺寸通常覆盖晶圆的所有区域，因此在晶圆边缘会出现不完整的Shot。这些不完整的芯片通常会被标记并在后续工艺中剔除。

 

总结来说，晶圆的圆形设计源于制造工艺的限制和生产效率的优化，而芯片的方形设计则是因为切割、封装和晶圆利用率的考虑。尽管圆形晶圆在边缘区域存在一定的浪费，但从整体工艺和良品率的角度来看，这种形状组合是当前芯片制造的最佳选择。

 

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