晶圆是制造芯片的基础材料,但其本身并不具备功能,需要经过一系列加工工艺形成电路结构才能成为芯片。
晶圆加工工艺与芯片加工工艺不同,由于晶圆上的电路结构都是圆形的,因此采用切割或者刻蚀工艺实现,形成的多是有规律的、规则的抛物线或阶梯形。
而另一方面,芯片加工工艺则需要实现的是将晶圆切割成正方形电路芯片,这就需要将圆形晶圆切割成正方形,用圆形晶圆生产方形芯片具有更高的利用率,减少浪费,减少生产成本。
另外,晶圆中的电路结构制作离不开光刻技术,光刻就是将芯片的电路结构按照一定比例缩小后透过光板曝光在晶圆上,再通过化学反应得到目标电路结构的一种制造技术。
在光刻技术中,光线是经由由投影机产生的,投射到硅片(晶圆)上的图案是倒着的映像,而在图像的两侧留下一些带状的部分,即“晶圆边缘排错区”,这些区域不能用于芯片制造。
因此,为了减少晶圆边角区域的浪费,以及提高晶圆利用率,就需要在切割晶圆成芯片的过程中,尽可能地减少边缘排错区域,这就要求切割成芯片时采用方形而非圆形,这也是芯片为什么是方的的重要原因之一。
另一个原因在于芯片需要紧密地排列,以便在整个电路板上有效利用并连接这些电路,而方形芯片的四边长度相等,更容易相互交错,使得连接变得更加紧密。
此外,方形芯片也更容易在制造后测试其功能,因为测试工具在测试过程中需要使用丝印刻印(打印数字和字母式样),丝印刻印方式是先将其制成橡胶模板,这个模板像个印章一样在芯片表面印出式样,方便测试工具的使用。
在芯片制造过程中,成本也是需要考虑的因素。芯片的成品率越高则成本越低。因此,芯片的外形都是规则的,以便在电路板上组合更紧密,减少芯片的形状差异,从而提高生产效率。
总之,选择方形作为芯片制造的基本形状,是在多个方面的因素影响下形成的。除了加工工艺的不同和光刻技术的限制外,还包括紧密排列和成本考量。不过,晶圆和芯片的形状区别并不影响其中的电路板设计和制造过程,两者只是用于不同的制造过程,从而完成了芯片最终的设计与制造。