晶圆？还是晶方？CVD金刚石晶圆尺寸怎么计算？

在以往的印象里，晶圆是圆的，芯片是方的。

为什么叫晶圆？不叫晶方？为什么晶圆是圆的，芯片是方的？晶圆的尺寸怎么计算？……

昨天，宁波晶钻60 mm × 60 mm的单晶金刚石片在行业内引起热度与讨论，这是3.35英寸？还是2.36英寸？业内究竟以什么为标准？

弄清楚这一尺寸之前，我们先了解为什么芯片是方的，晶圆是圆的？

   为什么晶圆是圆的，芯片是方的？

这是由制作工艺决定的。

目前，主流半导体材料还是硅半导体。硅晶圆是在圆柱形的硅棒上切割出来的，所以横截面只能是圆形。

具体可以理解成，提纯过后的高纯度多晶硅是在一个子晶(seed)上旋转生长出来的。多晶硅被融化后放入一个坩埚(Quartz Crucible)中，再将籽晶放入坩埚中匀速转动并且向上提拉，则熔融的硅会沿着籽晶向长成一个圆柱体的硅锭(ingot)。这种方法就是现在一直在用的CZ法(Czochralski)，也叫单晶直拉法。然后硅锭再经过金刚线切割变成硅片。所以横截面只能是圆形。也就是说，单晶直拉法工艺中的旋转提拉决定了硅锭的圆柱型，从而决定晶圆是圆形的。

但日常生活，我们见到的芯片都是方形的，在圆形的晶圆上制造芯片，总会有部分区域没有利用到。所以为什么不能使用方形的晶圆来增大利用率呢？

在制造过程中，晶圆需要经历多个步骤，包括沉积、光刻、蚀刻等。这些步骤通常是基于旋转运动进行的，而圆形晶圆的旋转运动更加稳定和均匀，有利于保持制造过程的准确性和一致性。

但芯片为什么又是方的？其实圆形的芯片其实更难制造！

硅片在经过涂胶、光刻、刻蚀、离子注入等步骤后，一颗颗芯片才会被制造出来，不过此时芯片还是“长”在晶圆上的，需要经过切割才能变成一颗颗单独的芯片。方形的芯片仅需几刀就可以全部切下。如果是圆形的芯片呢？就需要耗费比方形几倍的时间来切割了。从封装方向看，方形的芯片也便于进行引线操作，即使是Flip chip型封装，方形也更方便机器操作芯片将I/O接口与焊盘对齐。

最重要的一点，圆形芯片并不能解决硅片面积浪费的问题。在一个晶圆上切下许多方形区域，这些区域中间不会有缝隙，仅会在晶圆边缘留下空余。但如果从一个平面上切下很多圆形的区域，中间就一定会有部分区域被浪费，同时还不能避免晶圆外围的浪费。其实节约晶圆面积始终是一项重要课题。晶圆上能生产的芯片越多，生产效率就越高，单颗芯片的成本也越低。目前解决生产效率的最好方法就是提高晶圆面积。从晶圆利用率看，目前不可能有圆形的芯片了。

那么问题又来了，CVD法生长出来的金刚石片到底是叫晶圆？还是晶方？

目前，微波等离子体化学气相沉积（MPCVD）作为行业公认的制备大尺寸、高品质单晶金刚石的最佳手段。同质外延生产出来的金刚石片都是方形的。这算晶圆，还是晶方呢？

   CVD金刚石晶圆尺寸怎么计算？

晶圆，又称wafer, 其大小通常以直径来表示，常见的尺寸有1英寸(25毫米)、2英寸(51毫米)、3英寸(76毫米)、4英寸(100毫米)、4.9英寸(125毫米)、150毫米(5.9英寸，通常称为“6英寸”)、200毫米(7.9英寸，通常称为“8英寸”)、300毫米(11.8英寸，通常称为“12英寸”)和450毫米(17.7英寸) 。

我们一般度量物品尺寸是用长、宽、高来衡量的，但方形晶体材料怎么计算尺寸？小编也向业内专家请教，目前通常取的是对角线尺寸。

这种计算方法适用于电子产品，如手机、台式电脑、平板电脑、笔记本电脑、液晶电视等等。我们度量屏幕尺寸的方法，是指屏幕两个对角线之间的长度，单位为英寸（1英寸=2.54厘米）。

按照这种计算规则，对于图中这一60.4mm的单晶金刚石片，它的晶圆尺寸就可以这样计算：

所以对于宁波晶钻昨天报道出来的60 mm × 60 mm的单晶金刚石片，3.35英寸是没问题的！

那么，2024年，国际上单晶金刚石尺寸会突破4-5英寸吗？我们拭目以待！