在半导体产业中,一个有趣的现象是:最终产品芯片呈方形,而其原材料晶圆却保持圆形。这种形状差异源于材料科学、制造工艺与经济性的多重博弈。
1、晶圆成型:圆柱形硅锭的遗产
单晶生长工艺:通过柴可拉斯基法拉制硅锭,天然形成圆柱体结构。
切片经济性:圆形晶圆在切割时能最大限度减少边角料浪费,材料利用率达85%以上。
2、芯片成型:方形的效率革命
光刻对齐需求:方形芯片便于光刻机步进式曝光,提高图案转移精度。
封装适配性:方形结构与QFP、BGA等封装引脚排列天然契合,简化SMT贴装。
空间利用率:在PCB板上,方形芯片边到边排列效率比圆形高40%。
3、边缘效应:圆切方的技术妥协
切割损耗:从圆形晶圆切割方形芯片会产生约15%的边角料。
应力分布:方形芯片直角处在热循环中易产生应力集中,需设计圆角过渡。
测试优化:方形探针卡比圆形多触点布局更易实现,测试效率提升3倍。