一、晶圓、晶粒、芯片的定義

（一）晶圓的定義

晶圓是指制作硅半導(dǎo)體電路所用的硅晶片，其原始材料是硅。高純度的多晶硅溶解后摻入硅晶體晶種，然后慢慢拉出，形成圓柱形的單晶硅。硅晶棒再經(jīng)過(guò)研磨、拋光、切片后，形成硅晶圓片，也就是晶圓。目前國(guó)內(nèi)晶圓生產(chǎn)線以8英寸和12英寸為主，晶圓的主要加工方式為片加工和批加工，即同時(shí)加工1片或多片晶圓。隨著半導(dǎo)體特征尺寸越來(lái)越小，加工及測(cè)量設(shè)備越來(lái)越先進(jìn)，使得晶圓加工出現(xiàn)了新的數(shù)據(jù)特點(diǎn)。同時(shí)，特征尺寸的減小，使得晶圓加工時(shí)，空氣中的顆粒數(shù)對(duì)晶圓加工后質(zhì)量及可靠性的影響增大，而隨著潔凈度的提高，顆粒數(shù)也出現(xiàn)了新的數(shù)據(jù)特點(diǎn)。

（二）晶粒的定義

晶粒是指晶圓被切割切成的小塊，這里學(xué)名為die。它是硅片中一個(gè)很小的單位，包括了設(shè)計(jì)完整的單個(gè)芯片以及芯片鄰近水平和垂直方向上的部分劃片槽區(qū)域。晶粒的平均直徑通常在0.015 - 0.25mm范圍內(nèi)，并且每個(gè)晶粒有時(shí)又有若干個(gè)位向稍有差異的亞晶粒所組成，亞晶粒的平均直徑通常為0.001mm數(shù)量級(jí)。

（三）芯片的定義

芯片，又稱微電路（microcircuit）、微芯片（microchip）、集成電路（英語(yǔ)：integrated circuit，IC）。是指內(nèi)含集成電路的硅片，體積很小，常常是計(jì)算機(jī)或其他電子設(shè)備的一部分。芯片是經(jīng)過(guò)很多道復(fù)雜的設(shè)計(jì)工序之后所產(chǎn)生的一種結(jié)果，它一般作為一種載體使用，在硅晶片上可加工制作成各種電路元件結(jié)構(gòu)，從而成為有特定電性功能的集成電路產(chǎn)品。

二、晶圓和晶粒的區(qū)別

（一）從結(jié)構(gòu)和形態(tài)上

1. 晶圓

• 晶圓是一個(gè)完整的圓形硅片，它是半導(dǎo)體制造的基礎(chǔ)材料。例如在生產(chǎn)過(guò)程中，先有晶圓才能在其上進(jìn)行各種電路元件結(jié)構(gòu)的加工制作。晶圓的尺寸有多種規(guī)格，常見(jiàn)的有6英寸、8英寸、12英寸等，其外觀是一個(gè)較大的圓形薄片，就像一個(gè)大的“硅基盤(pán)”，為后續(xù)制造提供了一個(gè)基礎(chǔ)的平臺(tái)。

• 它的制作過(guò)程相對(duì)復(fù)雜，從高純度的多晶硅開(kāi)始，經(jīng)過(guò)溶解、摻入晶種、拉晶形成單晶硅棒，再經(jīng)過(guò)研磨、拋光、切片等多道工序才最終形成晶圓。

2. 晶粒

• 晶粒是晶圓經(jīng)過(guò)切割后形成的小塊。晶粒的外形通常為矩形或正方形，與晶圓的圓形外觀有明顯區(qū)別。它是從晶圓這個(gè)大的整體中分割出來(lái)的小單元，尺寸相對(duì)晶圓要小很多。例如，在一塊8英寸的晶圓上可以切割出許多個(gè)晶粒，這些晶粒是后續(xù)制成芯片的基礎(chǔ)部件，就好比從一整張大紙上裁剪出許多小紙片一樣。

• 晶粒在微觀結(jié)構(gòu)上包括了設(shè)計(jì)完整的單個(gè)芯片以及芯片鄰近水平和垂直方向上的部分劃片槽區(qū)域，這意味著它雖然是一

• 

• 個(gè)小單元，但已經(jīng)包含了芯片的基本結(jié)構(gòu)雛形，不過(guò)還未進(jìn)行封裝等后續(xù)工序。

（二）從功能和用途上

1. 晶圓

• 晶圓主要是作為制造芯片的基礎(chǔ)材料和平臺(tái)。在晶圓上可以通過(guò)光刻、蝕刻等工藝來(lái)構(gòu)建各種電路元件，如晶體管、電容、電阻等，這些電路元件組合起來(lái)才能形成具有特定功能的芯片。例如，在晶圓上通過(guò)光刻技術(shù)將設(shè)計(jì)好的電路圖案轉(zhuǎn)移到晶圓表面，然后經(jīng)過(guò)蝕刻等工藝將不需要的部分去除，逐步構(gòu)建起芯片的電路結(jié)構(gòu)。

• 晶圓在未進(jìn)行切割等加工之前，是不能直接用于電子設(shè)備中的，它只是一個(gè)含有潛在芯片電路結(jié)構(gòu)的硅片。

2. 晶粒

• 晶粒是芯片的前身，是一個(gè)已經(jīng)具備了單個(gè)芯片基本功能結(jié)構(gòu)的半成品。每個(gè)晶粒都有可能經(jīng)過(guò)封裝等工序后成為一個(gè)獨(dú)立的芯片。例如，在一些芯片制造中，如果某個(gè)晶粒在測(cè)試過(guò)程中被判定為良品（KGD：已知良品晶粒），那么它就可以進(jìn)入封裝環(huán)節(jié)，最終成為一個(gè)可以正常使用的芯片。

• 但是晶粒本身由于未封裝，在實(shí)際應(yīng)用場(chǎng)景中還不能像芯片那樣直接安裝在電路板上使用，它還需要進(jìn)一步的加工處理。

（三）從生產(chǎn)加工過(guò)程上

1. 晶圓

• 晶圓的生產(chǎn)過(guò)程側(cè)重于硅材料的提純、拉晶以及硅片的成型。首先要將高純度的多晶硅原料進(jìn)行處理，通過(guò)特定的設(shè)備和工藝將其拉制成單晶硅棒，這個(gè)過(guò)程需要精確控制溫度、摻雜等參數(shù)以保證單晶硅的質(zhì)量。然后對(duì)單晶硅棒進(jìn)行研磨、拋光和切片等操作，最終得到晶圓。在這個(gè)過(guò)程中，主要關(guān)注的是硅片的平整度、純度等物理特性，因?yàn)檫@些特性會(huì)影響到后續(xù)在晶圓上構(gòu)建電路的質(zhì)量。

• 晶圓的加工通常是在晶圓廠進(jìn)行，需要大型的、高精度的設(shè)備來(lái)完成這些復(fù)雜的工序，而且整個(gè)過(guò)程需要在高度潔凈的環(huán)境下進(jìn)行，以避免雜質(zhì)對(duì)晶圓質(zhì)量的影響。

2. 晶粒

• 晶粒的生產(chǎn)過(guò)程是在晶圓的基礎(chǔ)上進(jìn)行切割操作。通過(guò)使用切割設(shè)備，將晶圓按照預(yù)先設(shè)計(jì)好的布局切割成一個(gè)個(gè)的小晶粒。在切割之前，通常需要對(duì)晶圓進(jìn)行測(cè)試，標(biāo)記出哪些區(qū)域是符合要求的晶粒，然后再進(jìn)行切割。切割過(guò)程需要保證晶粒的完整性和準(zhǔn)確性，避免切割過(guò)程中對(duì)晶粒內(nèi)部電路結(jié)構(gòu)造成損壞。

• 切割后的晶粒還需要進(jìn)行測(cè)試，篩選出合格的晶粒（KGD），這個(gè)測(cè)試過(guò)程主要是檢測(cè)晶粒的電學(xué)性能和可靠性等指標(biāo)，不合格的晶粒將會(huì)被淘汰，只有合格的晶粒才能進(jìn)入封裝環(huán)節(jié)成為芯片。

三、晶圓和芯片的區(qū)別

（一）從結(jié)構(gòu)和形態(tài)上

1. 晶圓

• 如前文所述，晶圓是一個(gè)圓形的硅片，它是半導(dǎo)體制造的基礎(chǔ)原材料。晶圓表面是平整的硅晶體結(jié)構(gòu)，在這個(gè)基礎(chǔ)上通過(guò)光刻、蝕刻等工藝來(lái)構(gòu)建各種電路元件，但在未經(jīng)過(guò)切割和封裝等工序前，它看起來(lái)就是一個(gè)單純的硅片，上面有一些通過(guò)加工形成的電路圖案或結(jié)構(gòu)。

• 晶圓的尺寸較大，通常以英寸為單位來(lái)衡量其直徑，常見(jiàn)的有8英寸、12英寸等規(guī)格，其厚度相對(duì)較薄，是一個(gè)扁平的圓形物體。

2. 芯片

• 芯片是經(jīng)過(guò)封裝后的成品。它的結(jié)構(gòu)包括了封裝外殼和內(nèi)部的集成電路。封裝外殼起到保護(hù)內(nèi)部電路的作用，同時(shí)也提供了與外部電路連接的引腳等接口。芯片的外形通常是長(zhǎng)方形或正方形，尺寸相對(duì)較小，根據(jù)不同的功能和應(yīng)用場(chǎng)景，芯片的大小會(huì)有所不同，但總體來(lái)說(shuō)比晶圓要小很多。

• 在芯片內(nèi)部，是由多個(gè)晶體管、電容、電阻等電路元件組成的集成電路，這些元件通過(guò)特定的布線和連接方式實(shí)現(xiàn)特定的功能，例如實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)處理、信號(hào)放大、存儲(chǔ)等功能。

（二）從功能和用途上

1. 晶圓

• 晶圓主要用于芯片的制造過(guò)程中，是芯片制造的基礎(chǔ)平臺(tái)。在晶圓上構(gòu)建的電路元件和結(jié)構(gòu)是為了最終形成芯片的集成電路。晶圓本身不能直接用于電子設(shè)備中實(shí)現(xiàn)具體的功能，它只是提供了一個(gè)制造芯片的物理基礎(chǔ)。例如，在計(jì)算機(jī)制造中，晶圓不能直接安裝在主板上發(fā)揮計(jì)算功能，而是需要經(jīng)過(guò)一系列加工成為芯片后才能使用。

2. 芯片

• 芯片是電子設(shè)備中的核心部件，具有各種各樣的功能。例如，微處理器芯片（CPU）用于計(jì)算機(jī)中的數(shù)據(jù)處理和運(yùn)算控制；存儲(chǔ)芯片用于數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)和讀取，像計(jì)算機(jī)中的內(nèi)存芯片（RAM）和硬盤(pán)控制芯片等；還有通信芯片用于實(shí)現(xiàn)設(shè)備之間的通信功能，如手機(jī)中的基帶芯片等。芯片直接參與到電子設(shè)備的各種功能實(shí)現(xiàn)中，是現(xiàn)代電子設(shè)備正常運(yùn)行不可或缺的組成部分。

（三）從生產(chǎn)加工過(guò)程上

1. 晶圓

• 晶圓的生產(chǎn)過(guò)程前面已經(jīng)提到，主要是硅材料的加工和硅片的成型過(guò)程，包括多晶硅的提純、拉晶、硅棒的研磨、拋光和切片等工序。在晶圓制造過(guò)程中，需要高度精密的設(shè)備和嚴(yán)格的環(huán)境控制，以確保晶圓的質(zhì)量。例如，在拉晶過(guò)程中，溫度、摻雜濃度等參數(shù)的微小變化都可能影響到單晶硅的質(zhì)量，進(jìn)而影響到最終晶圓的質(zhì)量。

• 晶圓制造完成后，還需要進(jìn)行一些初步的測(cè)試，例如檢測(cè)晶圓的平整度、純度、電學(xué)性能等基本指標(biāo)，但此時(shí)的晶圓還遠(yuǎn)未成為最終的可用產(chǎn)品。

2. 芯片

• 芯片的生產(chǎn)過(guò)程是在晶圓的基礎(chǔ)上進(jìn)行的。首先要對(duì)晶圓進(jìn)行切割得到晶粒，然后對(duì)晶粒進(jìn)行測(cè)試篩選出合格的晶粒。接著將合格的晶粒進(jìn)行封裝，封裝過(guò)程包括將晶粒安裝到封裝外殼中，通過(guò)引線鍵合等工藝將晶粒的電路與封裝外殼的引腳連接起來(lái)，并且在封裝外殼內(nèi)可能還會(huì)填充一些保護(hù)材料，如環(huán)氧樹(shù)脂等。

• 在封裝完成后，芯片還需要進(jìn)行最后的測(cè)試，檢測(cè)芯片的功能是否正常、性能是否符合要求等，只有通過(guò)測(cè)試的芯片才能作為合格產(chǎn)品進(jìn)入市場(chǎng)銷售和應(yīng)用。

四、晶粒和芯片的區(qū)別

（一）從結(jié)構(gòu)和形態(tài)上

1. 晶粒

• 晶粒是從晶圓切割出來(lái)的小塊，其外形通常為矩形或正方形，它包含了設(shè)計(jì)完整的單個(gè)芯片以及芯片鄰近水平和垂直方向上的部分劃片槽區(qū)域。晶粒在未封裝前是一個(gè)裸片，其表面是直接暴露的電路結(jié)構(gòu)，沒(méi)有任何保護(hù)外殼。例如，在芯片制造過(guò)程中，從晶圓上切割下來(lái)的晶?？雌饋?lái)就是一個(gè)小的硅片，上面有一些微小的電路圖案和結(jié)構(gòu)。

• 晶粒的尺寸相對(duì)較小，但比最終封裝后的芯片在結(jié)構(gòu)上更為簡(jiǎn)單，它主要是芯片的核心電路部分，沒(méi)有包含與外部連接和保護(hù)相關(guān)的結(jié)構(gòu)。

2. 芯片

• 芯片是經(jīng)過(guò)封裝后的成品，具有特定的封裝結(jié)構(gòu)。封裝結(jié)構(gòu)包括了保護(hù)外殼，外殼的材質(zhì)有塑料、陶瓷等多種類型。芯片的外形一般是長(zhǎng)方形或正方形，封裝外殼上有引腳或者其他類型的接口，用于與外部電路進(jìn)行連接。例如，常見(jiàn)的雙列直插式（DIP）芯片，

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