半导体制造流程中，
，芯片在切割封装之前的所有制造步骤都是在晶圆（Wafer）上进行的。。。然而，，
，，大家见到的成品芯片通常是方形的，，
，，而在圆形的晶圆上制造芯片会导致部分区域未被充分利用。。。。那么，，为什么不采用方形的晶圆来提高利用率呢
？？

实际上，
，这个问题的答案很简单：因为晶圆（最初的形态是硅片）是从圆柱形的硅棒上切割出来的，，，，所以其横截面只能是圆形。
。。那么，，，，为什么硅棒是圆柱形的呢？？？？

从半导体制造的上游产业来看，，，，即硅片与晶圆的制造过程。。首先，
，，，需要了解单晶硅的制备。。单晶硅是制造芯片的基础材料，，它可以从石英砂中提取。
。。。石英砂的主要成分是二氧化硅（SiO₂），，，，经过提纯和制备过程，，可以得到高纯度的多晶硅。。。。

1916年，，波兰化学家Jan Czochralski意外地将钢笔浸入熔化的锡坩埚中，
，而不是墨水瓶中。
。
。当他迅速拔出钢笔时，，
，
，发现笔尖上悬挂着一根凝固的金属丝
。。通过实验，，，他证实这根金属丝是由金属单晶构成的
，，直径达到了毫米级别。。此后，
，，，科学家们对这种方法进行了改进，，最终发展出了制造单晶硅的技术，，，这种方法被称为Czochralski法或直拉法。。

单晶硅与多晶硅相对应。。多晶硅由许多小晶粒组成，，
，这些晶粒之间的排列没有规则
。
。而单晶硅本身就是一个完整的大型晶粒，，其中的原子或离子按照有序的模式排列。。。由于多晶硅不像单晶硅那样具有重复的单晶结构，，无法提供稳定的电学和机械性能
，，因此用于制造芯片的硅片只能是单晶硅。。。
。

直拉法的过程：首先，，，在坩埚中将高纯度的硅加热至熔融状态。
。。接着
，，，将一个晶种（籽晶）置于一根精确定向的棒的末端，，
，，并使其末端浸入熔融的硅中
。。。。随后，，慢慢提升棒并同时旋转
，，，通过严格控制提拉速度、、旋转速度以及温度，，
，可以在棒的末端形成一根较大的圆柱状单晶硅棒。。。之后，，对这个硅棒进行打磨、、抛光和切割等工序，，，
，从而得到可用于制造芯片的圆形硅片。。。。

其实硅棒在切片之前可以先切割成长方体，，这样后续切片时就能直接得到“晶方”。。。不过，，用于生产芯片的硅棒通常不会这样做，，，原因如下：

首先，，圆形更有利于光刻涂胶。。。在光刻前，，晶圆表面需要均匀涂抹一层光刻胶
，，，，涂胶的均匀度直接影响芯片的良品率。。目前常用的涂胶方法是在硅片中心涂胶
，
，然后通过旋转的方式将光刻胶均匀分布在整个晶圆上。。由于液体的粘滞性
、
、表面张力和空气阻力，，
，方形晶圆在旋转涂胶时，，
，
，四个角容易发生光刻胶堆积，
，，这会影响光刻的整体效果，，，，降低良品率，，，造成更多的浪费。。。

其次
，，圆形晶圆的结构强度更高
。。。在变成晶圆之前，，，硅片需要经过多次光刻
、、、、刻蚀、、、化学研磨等复杂工艺。。。晶圆在这些过程中会在外圈积累较多应力，，，方形晶圆的尖角会导致边缘应力集中，，，容易在生产过程中破损，，
，，进而影响整体良品率。。

这实际上与光刻过程中使用的光掩膜（Mask，，，又称遮光罩或光刻版）尺寸有关。
。光刻的基本原理是让涂好光刻胶的硅片在特定光源（如EUV极紫外光）照射下曝光
，，通过光掩膜在晶圆表面形成所需的电路图形。。光掩膜本身是方形的，，，，由许多网格组成，，，
，每个网格称为一个Shot，，，
，它是曝光的最小单位。。。每个Shot包含一个或多个Die以及外围的测试电路。。由于Shot是方形的，，因此Die也是方形的。。。。光掩膜的大小通常覆盖晶圆的所有区域，，
，，所以在晶圆边缘处会出现不完整的Shot。
。
。。

此外，，
，边缘效应也是一个重要因素。。如果不制作周边电路
，，
，晶圆边缘与中心的材料密度差异会对整体良品率产生影响
。
。为了应对这种情况，，即使在晶圆边缘也需要制作一些非完整的Shot，，，，以确保边缘和中心的材料密度一致。。。。

然而，，，，晶圆外圈的芯片通常不会被使用
。
。
。
。正如上文所述，，由于生产工艺的原因
，，，，晶圆边缘必然存在一定的应力。
。
。在这种区域生产的芯片内部也会保留应力，，
，，在后续的切割、、封装和运输过程中更容易损坏。。
。因此，，，，当前厂商在使用大面积晶圆生产芯片时，，通常会选择在整个晶圆上铺设电路
，，，以提高良品率
。。。这也是为什么有些晶圆外圈有芯片，，，而有些没有的原因。。
。

总体而言
，，使用圆形晶圆进行芯片制造具有较高的良品率。。。尽管如此，，，为何芯片不能设计成圆形呢？？
？？

实际上，，，圆形芯片的制造更为复杂。
。
。
。硅片在完成涂胶、
、、、光刻、、刻蚀、
、离子注入等一系列工序后，
，，，芯片才会被制造出来
。。但这时芯片仍连接在晶圆上，，，需要经过切割才能成为独立的个体
。。。。

设想一下，，
，方形芯片只需几次切割即可完全分离
。。而圆形芯片则需要花费更多时间进行切割，，可能需要数倍于方形芯片的时间
。。。从封装角度来看，
，方形芯片也更便于引线操作，，即使是采用Flip chip型封装，，，方形芯片也更易于机器操作，
，
，，以便将I/O接口与焊盘对齐。。。

在12寸晶圆上生产100mm²的芯片约能生产660块芯片，，，而采用8寸晶圆
，，
，，就只有180块芯片，
，晶圆面积减少50%，，，但芯片数量却少了72%。。。因此，，
，目前12寸晶圆成为全球更大IDM与foundry厂商的主要战场
。。
。我国目前只有少量企业拥有12英寸的半导体硅片制造技术，，，，国内企业正在加速追赶世界前列。。。

从晶圆利用率的角度来看，
，
，，目前的芯片设计已经不再采用圆形，，而是普遍使用方形芯片。。。尽管如此，，所谓的“晶圆”依然是圆形的，，，这在行业内很常见
。。。

光伏单晶硅的制备过程的前期与芯片单晶硅相同
，，，，都是先将高纯硅加热至熔融态
，，，再从中拉出一根单晶硅棒。
。。。切片前，，，光伏硅会先将硅棒切成长方体
，，这样硅片的横截面就变成方形了。。。。采用方形的原因同样很简单，，，如果光伏电池是圆形的，，，多个电池排列成太阳能电池板中间就会出现空隙，
，，降低了整体转化率。。。。