Pourquoi les chips sont-elles carrées et les gaufrettes rondes ?

Dans l'impression du public, la plaquette est une plaquette de silicium mince et ronde de haute pureté, et sur cette plaquette de silicium de haute pureté peut être traitée pour produire une variété de structures de composants de circuit, de sorte qu'elle devienne un produit de circuit intégré doté de fonctions électriques spécifiques. . Les composants densément emballés sont soigneusement placés sur un matériau de silicium monocristallin, ordonné et carré. On peut constater que les plaquettes sont encore découpées en carrés dans des applications pratiques.

Pourquoi les plaquettes de silicium sont-elles rondes ? Pourquoi est-ce « plaquette » et non « carré de cristal » ? Pourquoi n'y a-t-il pas de puce dans l'anneau extérieur de certaines tranches, et certains circuits de tranche sont posés sur l'ensemble de la tranche, et il y aura des puces incomplètes dans l'anneau extérieur de la tranche ? Les amis qui connaissent le processus de fabrication des semi-conducteurs savent qu'avant que la puce ne soit découpée et emballée, tout le processus de fabrication est effectué sur la plaquette. Mais les puces que nous voyons sont toutes carrées, et lorsque vous fabriquez une puce sur une plaquette ronde, il y aura toujours des zones qui ne seront pas utilisées. Alors pourquoi ne pas utiliser des plaquettes carrées pour augmenter l’utilisation ? Étant donné que les tranches (à l'origine des tranches de silicium) sont découpées dans des tiges cylindriques de silicium, la section transversale ne peut être que circulaire.

Les plaquettes sont mieux adaptées à la fabrication de chips que les « carrés de cristal »

La fabrication des plaquettes de silicium peut être résumée en trois étapes fondamentales : le raffinage et la purification du silicium, la croissance du silicium monocristallin et le moulage des plaquettes.

Le premier est la purification et la fonte du sable siliceux. À ce stade, le polysilicium est principalement obtenu grâce à une série de mesures telles que la dissolution, la purification et la distillation.

Vient ensuite le processus de croissance du silicium monocristallin. Il s’agit de la croissance du silicium monocristallin à partir du silicium fondu. Le polysilicium de haute pureté est placé dans un creuset en quartz et chauffé à haute température dans une atmosphère protectrice pour le faire fondre. Un lingot de silicium monocristallin de grand diamètre peut être étiré verticalement en utilisant un petit cristal germe s'élevant lentement de la masse fondue en rotation.

La dernière étape est le moulage de la plaquette. Le lingot de silicium monocristallin est généralement cylindrique, allant de 3 pouces à plus de 10 pouces de diamètre. Une fois les lingots de silicium découpés et polis, une tranche de silicium monocristallin, également appelée tranche, est obtenue.

À l'heure actuelle, la méthode Czochralase est la méthode la plus couramment utilisée pour faire croître des plaquettes. En plus de la méthode Czochralase, la méthode couramment utilisée est également la fusion de zone. Au total, la tige de silicium monocristallin est cylindrique, et la plaquette de silicium monocristallin obtenue par ce procédé est naturellement ronde. En fait, la tige de silicium peut être découpée en cuboïde avant d'être tranchée, de sorte que le « carré de cristal » puisse être obtenu directement lors de sa découpe ultérieure. Mais les tiges de silicium utilisées pour fabriquer les puces ne le font pas, pour plusieurs raisons :

La première est que le rond est plus adapté au revêtement photorésistant. de plus, en raison de l'existence de contraintes de bord, la résistance structurelle des tranches circulaires est également supérieure à celle des tranches carrées. La plaquette de silicium doit subir plusieurs photolithes, gravures, broyage chimique et autres processus avant de devenir une plaquette, et la plaquette accumulera davantage de contraintes dans l'anneau extérieur. Par conséquent, l'angle aigu du carré entraînera une concentration de contraintes sur les bords, qui sera facilement endommagée au cours du processus de production et affectera le rendement global.

En général, les tranches rondes conviennent mieux à la fabrication de puces et offrent des rendements plus élevés. Si les plaquettes utilisées pour fabriquer les chips ne sont pas pratiques à réaliser de forme carrée, pourquoi ne peut-on pas fabriquer des chips rondes ?

Les chips rondes sont plus difficiles à fabriquer

Après le revêtement de la tranche de silicium, la lithographie, la gravure, l'injection d'ions et d'autres étapes, une puce sera fabriquée, mais à ce stade, la puce est encore « longue » sur la tranche et doit être coupée pour devenir une puce distincte.

Le copeau carré peut être coupé en quelques coupes seulement. Copeaux ronds, j'ai peur que cela prenne plusieurs fois plus de temps que les carrés à couper. Plus important encore, les puces rondes ne résolvent pas le problème du gaspillage de surface de silicium.

En fait, économiser de la surface sur une plaquette est toujours une question importante. Plus il est possible de produire de puces sur une plaquette, plus l'efficacité de la production est élevée et plus le coût d'une puce unique est faible. À l'heure actuelle, la meilleure façon de résoudre l'efficacité de la production est d'augmenter la surface de la tranche, ce qui est un calcul familier.

Plaquette de silicium photovoltaïque carrée

En plus de fabriquer des puces, les plaquettes de silicium constituent également un élément extrêmement important du domaine photovoltaïque.

Structure du panneau solaire (la cellule est en silicium)

Le stade précoce du processus de préparation du silicium monocristallin photovoltaïque est le même que celui du silicium monocristallin des puces, la raison du carré est également très simple, si la cellule photovoltaïque est ronde, plusieurs cellules disposées au milieu du panneau solaire apparaîtront des espaces, réduisant le taux de conversion global. Par rapport à la puce, les exigences de pureté du silicium pour la fabrication de panneaux photovoltaïques sont légèrement inférieures et la norme de pureté ne doit être que de 99,9999 %, ce qui ne peut pas atteindre les 99,9999999 % de la production de puces.

***RÉSUMER***

Pourquoi les jetons sont-ils carrés ? Les puces rondes sont difficiles à couper, l'étape d'emballage ultérieure n'est pas pratique à contrôler et, plus important encore, les puces rondes ne peuvent pas résoudre le problème du gaspillage de surface de plaquette. Pourquoi les plaquettes sont-elles rondes ? Dans le processus de production de puces, les tranches circulaires sont plus pratiques à produire en raison de facteurs mécaniques, le rendement est plus élevé, la tige de silicium est naturellement cylindrique et la tranche est naturellement ronde. Cependant, dans le domaine photovoltaïque, la plaquette de silicium carrée ne perd pas de place lorsque la batterie est emballée, la plaquette de silicium photovoltaïque est donc carrée.

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