手里的“大饼”为何这么圆?

硬派学堂

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细心的朋友可能会注意到,每当新CPU发布时,演讲人总喜欢拿一个“大饼”在手上,并露出很自豪的表情。这个“大饼”是什么东西,它为什么这么圆?它和CPU有什么关系?

这个“大饼”叫做晶圆。上面画着一个个小格子,那些“小格子”就是一个个CPU核心。按这些小格子把这个“大饼”切成一片一片的,就是CPU核心晶片。经检测合格的再经过封装工序,就成为我们看到的CPU。晶圆的直径有8英寸、12英寸、18英寸之分。由于CPU核心是矩形,晶圆直径越大,有效面积就越大,一次制作的CPU核心就越多,成本也就越低。

CPU核心是由上亿个晶体管组成,CPU制作属于超大规模集成电路技术和工艺。制作流程可分为两部分:1.硅材料制作:硅材料→硅晶体→硅锭→晶圆→表面二氧化硅化→涂光敏抗蚀膜。然后就可以在晶圆上制作晶体管了。2.晶体管制作工艺和流程:电路设计→缩微→刻蚀(光刻)→掺杂→切割和封装。每一流程都是高难度、高技术的工艺,而且工艺技术不断进步。以光刻来说,现在采用的光微刻技术把对光的应用推向了极限。

至于晶圆为什么是圆形的,则和硅的提纯工艺有关。经过纯化、熔解、蒸馏等过程后,会变成一个“棒子”形状的,再将棒子研磨、抛光和切片成为晶圆母片。它的大致形状也就是个圆形了。为什么不做成方形的呢?这一方面是因为晶圆边缘5mm~8mm是不可利用的,采用圆形显然比方形的利用率更高。而且,圆形的任意对称性在加工过程中也相对最容易,如果采用方形的话,成本会很高,也非常困难。