我們現實中比較常見到的矽晶片就要數電腦CPU和手機晶片啦！於是，茶餘飯後就有很多小白和吃瓜群眾們心生疑問“晶圓為什麼是圓的而不是方的呢？”晶圓(英語：Wafer)是指矽半導體積體電路製作所用的矽晶片，是生產積體電路（integrated circuit，IC）所用的載體。

什麼是晶圓？

在半導體行業，尤其是積體電路領域，晶圓的身影隨處可見。晶圓就是一塊薄薄的、圓形的高純矽晶片，而在這種高純矽晶片上可以加工製作出各種電路元件結構，使之成為有特定電性功能的IC產品。小夥伴或許在新聞中見過晶圓，通常他們是下圖的樣子。

製作工藝決定了它是圓形的

對於晶圓來說，其主要成分就是單晶矽。而矽在地球上的存量十分豐富，我們隨手在地上抓一把砂子裡面的主要成分就是二氧化矽。氧化矽礦石經由電弧爐提煉，鹽酸氯化，並經蒸餾後，製成了高純度的多晶矽，其純度高達99.999999999%。

由於提純往後的高純度多晶矽是在一個子晶(seed)上旋轉成長出來的。多晶矽被消融後放入一個坩堝(Quartz Crucible)中，再將子晶放入坩堝中勻速轉動並且向上提拉，則熔融的矽會沿著子晶向長成一個圓柱體的矽錠(ingot)。這種辦法就是現在一向在用的CZ法(Czochralski)，也叫單晶直拉法。如下圖：

然後矽錠在透過金剛線切割變成矽片：

再透過打磨等等處理後就能夠進行後續的工序了。

為什麼晶圓是圓形的呢？其實，就是因為這種特殊的工藝所致。單晶直拉法工藝中的旋轉提拉決定了矽錠的圓柱型，所以在進行切割後大多也都是圓形。

嚴格意義上晶圓都不是圓形的

假如你細心看晶圓的細節圖，你也會發現它其實是有缺一個小口的。由下圖可見，其實晶圓有些時候也並非是純粹的圓形，而會帶有一些統一的缺口和稜角。這主要是為了方便讓裝置對於晶圓進行定位的，只有這樣在進行CPU核心的製作和切割的時候才更好確定方向。其實晶圓在整個晶片的製造中還僅僅是作為“地基”而存在的，緊接著就好像是用樂高堆積木一樣用遮蓋的方式一層一層的將積體電路堆疊組合起來。

在整個過程中會應用到很多技術，比如：金屬濺鍍、塗布光阻、蝕刻技術、光阻去除等，由於太過專業在這裡就不再贅述。會在一整塊晶圓上完成許多IC晶片，我們只需要把它們完整地切割下來即可。然後進行封裝、測試，最後就可以出廠使用。

嚴格意義上一切的Wafer都不是圓形的，假如忽略那些小缺口和稜角這些小問題，那它的圓形是工藝決議的。自2012年以來，中國積體電路產業以年均20%以上的速度快速增長，2018年全行業銷售額6532億元，技術水平也不斷提高。中國半導體行業協會副理事長於燮康表示，積體電路產業是支援經濟社會發展的基礎性、先導性產業，也是全球性的產業，需要全球上下游產業鏈分工合作。中國積體電路市場在全球份額中仍在不斷增加。當前全球人工智慧快速發展，積體電路產業創新不斷，國際化發展趨勢越發凸顯。

(1)目前製作半導體積體電路晶片、大規模半導體積體電路晶片、超大規模積體電路晶片，所使用的半導體襯底材料，大多是矽單晶（只有在工作頻率特別高的場合下，才使用砷化鎵單晶）。這就是晶圓中“晶”字的含義；下面交待晶圓中“圓”字的含義、或者說不叫作晶“方”的原因。

(2)自然界中既不存在矽單晶，也不存在單質矽。積體電路的原材料，要先從石英砂（二氧化矽）做起。

①雖然地殼礦物質中，矽元素含量最豐，約28.15%，但幾乎全部為二氧化矽和矽酸鹽之類的化合物。而且世界上只有挪威和巴西的石英砂（二氧化矽）可以作為製作矽單晶的原始材料，其它地方出產的石英砂全不堪用（因為哪怕只有痕跡量的鐵類雜質也是難以摒除的，因而不能採用）。石英砂的照片見圖1。

②高純度二氧化矽經過化學還原反應，生成金屬級別的矽。再將其與氯化氫氣體反應，生成甲矽烷和三氯矽烷等中間化合物；再與高純氫氣發生化學氣相沉積反應，使超高純度的單質矽析出在多晶矽仔晶棒上，形成多晶矽棒。這時矽的雜質濃度降低到了十億分之一個原子以下，是世界上到目前為止純度最高的人工物質。接著將多晶矽棒粉碎成適當大小的顆粒，清洗乾淨，再根據需要製作的半導體單晶矽襯底的型別，有控制地摻入適當微量的雜質。如果要製成p型半導體襯底，就摻入微量的硼元素；要製成n型半導體，就摻入微量的磷元素或銻元素。摻入量的多少取決於要製作的單晶矽襯底的體電阻率。

③然後，將這些摻雜後的多晶矽顆粒放入單晶矽生長裝置的石英坩堝內的石墨坩堝中，去拉制單晶矽錠。常見的兩種單晶矽錠生長方法是提拉法和浮動區域熔融法，其中後一種方法屬於早期採用的方法。圖2顯示的是單晶矽的拉制過程。圖3是多晶矽變化為單晶矽過程中的矽原子排列模型。圖4是拉制出的紡錘狀單晶矽錠。圖5是透過內圓刀切割紡錘狀單晶矽錠的方法，形成“晶圓”的過程示意圖（橫向切割紡錘體狀單晶矽，切割下來的單晶片無疑應當是晶“圓”片，而不可能是晶“方”片了）。再接下來，將晶圓片倒角、機械研磨、化學研磨、退火、鏡面研磨、清洗，轉入後面的半導體積體電路晶片製作階段。

④在同一片晶圓片上，會製作出許許多多一個個完全相同的積體電路（或大規模、超大規模積體電路）晶片。在一整片晶圓片上製作晶片完成後，再將整片晶圓切割成一個個的積體電路晶片，見圖6。最後，才將小小的積體電路晶片封裝進積體電路外殼，見圖7，就是我們常見到的積體電路了。

很好的問題，相信大家都會有這樣的疑問，晶片都是從晶圓上切割下來的，註定會產生切邊和廢料，那如果一開始晶元就是方的話不就可以提高產出效率了嗎？但是晶片因為極其複雜的加工工藝，只能是圓的，首先我們瞭解一下晶圓的加工流程由工藝圖可知晶圓在加工過程中有很多步是要經過磨削加工的，而且需要磨料模具以及晶圓都要進行旋轉，所以需要旋轉加工就註定晶圓只能是圓的！稍微有點加工知識的人都知道，就像去陶藝店製作陶藝品一樣，一塊泥巴旋轉起來註定要變成具有圓弧結構的工藝品。光碟、硬碟、車輪一切需要旋轉的物品都只能是圓形。

所以：沒有辦法，晶圓在現階段的工藝水平中只能是圓形。不是由產出率決定而是由製造方式決定。

因為晶圓是由單晶矽柱切割而來，單晶矽柱是由熔融狀態矽化合物提純得到，提純過程中需要不斷旋轉提高用於單晶矽生長的矽棒，旋轉的動作導致最終生長出來的單晶矽為圓柱而非方柱形狀，切割出來自然就不是晶方了。