
硅作为立方晶系的晶体,其晶面解理之间的角度都是90度。将晶圆切割成角度为120度的正六边形远不如将其切割成角度为90度的四边形来得容易。这是因为四边形能够顺应晶面解理自然形成,而正六边形需要打断的共价键远多于解理方向。作为一种坚硬且脆性的材料,这种切割本身就存在工艺上的问题。现在,我们有一块通过外力使其自然解理的(111)晶圆,缺口部分就是用压制而成。可以看到,解理形成了非常平直直线,且两条直线间形成了精确的90度夹角。
我们需要知道的是,处理器芯片是在一定大小的晶圆上制作并切割出来的。由于切割线周围无法制作电路,因此切割线的总长越短,晶圆的浪费面积就越小。实际上,为了最大程度地利用晶圆面积,最好是将其切割成多个正六边形。执行晶圆切割的设备使用的是带有金刚石颗粒的极薄圆片刀,其厚度仅为人类头发的三分之一。这把刀在切割过程中只能走直线,无法应对六边形的复杂形状。
当前的晶圆切割主要使用激光进行,划片道宽度仅有80微米。相对于矩形,六边形的切割需要更多的移动次数和更复杂的路径计算。从利用率的角度来看,矩形是最佳选择。当芯片尺寸较小时,正方形的晶圆利用率会更高;但当芯片达到一定面积后,调整为矩形可以更好地利用晶圆面积。现在的芯片通常采用正方形和矩形,这是经过成本计算和现有切割技术妥协后的结果。
