芯片的工藝

最近一段時間，安奇奇看到了很多和芯片有關(guān)的新聞。他注意到，芯片都是方形的，但制造芯片的晶圓是圓形的。安奇奇有些好奇：為什么圓形的晶圓會造出方形的芯片呢？

數(shù)學(xué)看點

芯片里的數(shù)學(xué)

想要回答安奇奇提出的問題，我們就得先弄清楚芯片是怎么制造出來的。

看點1 芯片的制造流程

自然界有很多沙子，沙子的主要成分是硅。人們通過一系列方法，把硅從沙子中提取出來，得到純度達(dá)到99.999999999%的硅——這可能是地球上純度最高的物質(zhì)了！

得到高純度的硅之后，工程師將其切割成薄片。這種圓圓的硅片，就是制造芯片的晶圓。人們再用光刻機把電路刻在晶圓上，因為電路占的面積很小，一張晶圓上能刻上很多個重復(fù)的電路。隨后，人們把晶圓切割開，把這些刻有重復(fù)電路的方形小硅片取下來，這就是芯片了。最后，封裝好的芯片就可以被人們使用了！

看點2 一張晶圓能制造多少芯片

在實際生產(chǎn)過程中，常見的晶圓的尺寸有8英寸、12英寸和14英寸等。這個英寸指的是晶圓的直徑。

英寸和毫米的對應(yīng)關(guān)系為：1英寸=25.4毫米，因此，8英寸、12英寸、14英寸的晶圓，分別指的是直徑約為200毫米、300毫米、350毫米的晶圓。手機處理器的芯片一般都是用直徑為300毫米的晶圓制作的。

那么，為什么把芯片切割成正方形呢？我們可以想象一下，把直徑相同的晶圓切成面積相等的圓形和正方形芯片，會得到什么結(jié)果。

上面這個例子中，同一張晶圓能切割出35個圓形芯片或37個方形芯片。同時，切割成方形也更方便，芯片制造商可以最大限度地降低制造芯片的成本。

至于一張晶圓可以制造多少個芯片，用晶圓面積減去邊緣不完整的地方，再除以單個芯片的面積，得到的就是理論上可制造的芯片數(shù)量。一般情況下，人們用下面這個公式來計算：

我們以華為的麒麟9000芯片為例來算一算。麒麟9000的芯片面積是103平方毫米，華為用直徑300毫米的晶圓來制造，那么，每一張晶圓可以造出：

也就是說，一張直徑300毫米的晶圓可以制造出大約620個麒麟9000芯片！當(dāng)然，這只是理論上的數(shù)值。同學(xué)們?nèi)绻３？葱侣劊€會看到“良品率”這個詞。良品率指的就是這些制造出的芯片有多少可用，如果良品率為60%，那就是說，這620個芯片中，只有372個芯片可用！