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半导体制造:从沙石到芯片封装

Sand / 沙子 (SiO₂)
↓ High-temperature reduction with carbon in electric arc furnace / 矿热炉高温强力还原
Metallurgical Grade Silicon (MGS) / 冶金级硅
↓ Chlorination with HCl and fractional distillation / 通入 HCl 气体并反复精馏提纯
Trichlorosilane Gas (SiHCl₃) / 三氯氢硅气体
↓ Modified Siemens Process (CVD) / 改良西门子法(化学气相沉积)
Electronic Grade Silicon (EGS) / 电子级多晶硅(硅原料)
↓ Czochralski (CZ) crystal pulling method / 柴可拉斯基法(单晶旋转提拉)
Silicon Ingot (Silicon Crystal) / 单晶硅棒(硅晶体)
↓ Diamond wire sawing and CMP / 钻石线锯切片与化学机械抛光
Wafer (Bare Wafer) / 晶圆(裸晶圆)
↓ Photolithography, Etching, Ion Implantation / 光刻、刻蚀、离子注入(反复几十次)
Processed Wafer (Patterned Wafer) / 满布电路的晶圆(有图形晶圆)
↓ Wafer testing and Dicing / 晶圆测试与芯片切割
Die (Bare Die) / 管芯(裸片/晶粒)
↓ Wire bonding and Packaging / 金属打线连接与引脚封装保护
Chip (IC / Integrated Circuit) / 芯片(集成电路)

💡 同一个 Wafer 上的各个 Die 电路一样吗?

  • 量产时(绝大多数情况):完全一样。 像盖章一样复制同一套设计图纸(如批量生产某款特定 CPU 或内存),以实现规模化量产。
  • 研发时(极少数情况):可能不一样(MPW,多项目晶圆)。 俗称"拼车"或"班车",几家公司或实验室为了平摊昂贵的模具费,把各自不同的芯片设计拼在同一块 Wafer 上制造,此时的 Die 各不相同。

💡 晶圆非有效区域

  • 划片槽(Scribe Line): 切割 Die 的必需间隙,与省料无关。槽内刻测试图形(Test Structures)做工艺监控,反正划片时会变成粉末,不占良品面积。
  • 边缘残缺区(Edge Dice): Wafer 按网格划片切成方形 Die,但 Wafer 是圆的,最外圈凑不出完整 Die;边缘缺陷率也高,本就无法出货。降级刻对齐标记、测试图案等,榨干辅助价值后报废。