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在集成電路(IC)制造和半導(dǎo)體行業(yè)中,wafer、die 和 chip 是三個常見的術(shù)語。它們分別指代了半導(dǎo)體制造過程中的不同階段或形式的產(chǎn)品。以下是它們的定義、區(qū)別以及彼此之間的聯(lián)系的詳細(xì)解析:
1. Wafer(晶圓)
定義:晶圓(Wafer) 是一種薄片狀的半導(dǎo)體材料,通常由高純度的硅(也可以是其他材料如砷化鎵)制成,作為制造集成電路的基礎(chǔ)材料。
晶圓是半導(dǎo)體制造的起點,是經(jīng)過多重加工后用來制作數(shù)千甚至數(shù)萬個微小電路(Die)的載體。
尺寸:晶圓的直徑通常有多種規(guī)格,例如 150mm(6英寸)、200mm(8英寸)和 300mm(12英寸)。未來還在研發(fā) 450mm 的大尺寸晶圓。
晶圓的厚度通常約在 500-800 微米之間。
材料:主要使用單晶硅,通過布里奇曼法(Czochralski Process)拉制得到的單晶硅錠切片并拋光。
也可以采用其他化合物半導(dǎo)體材料,比如砷化鎵(GaAs)、氮化鎵(GaN)等。
作用:晶圓表面通過光刻、刻蝕、沉積等一系列半導(dǎo)體工藝,制造出多層結(jié)構(gòu)和復(fù)雜的微電路。
一個晶圓上會包含多個 Die,排列形式通常為矩陣狀。
2. Die(裸片/芯粒)
定義:Die(芯粒或裸片) 是通過切割晶圓得到的單個功能單元,也就是未封裝的半導(dǎo)體電路。
每個 Die 是晶圓上經(jīng)過光刻和制造的獨立微電路部分。
尺寸:Die 的大小取決于集成電路的復(fù)雜程度和設(shè)計。面積通常從幾平方毫米到上百平方毫米不等。
功能:一個 Die 通常實現(xiàn)一個具體的電路功能,如處理器、存儲器單元等。
每個 Die 都包含完整的邏輯電路(如 CPU 核心)或功能模塊。
加工過程:晶圓完成制造后,會經(jīng)過晶圓測試(Wafer Testing),測試每個 Die 是否合格。
隨后通過切割晶圓(Dicing)分離出每個獨立的 Die。
3. Chip(芯片)
定義:Chip(芯片) 是經(jīng)過封裝后的 Die,能夠作為一個獨立的產(chǎn)品或模塊直接使用。
它是最終交付給客戶或集成到設(shè)備中的半導(dǎo)體產(chǎn)品。
封裝(Packaging):裸片(Die)被封裝以保護(hù)內(nèi)部電路,并提供引腳或接觸點以便與外部設(shè)備連接。
常見封裝形式包括 BGA(球柵陣列)、QFP(四方扁平封裝)、DIP(雙列直插封裝)等。
功能與應(yīng)用:一個芯片可能是微處理器、存儲器、傳感器或其他功能模塊。
它在電子設(shè)備中用作各種功能單元,如手機(jī)的處理器芯片(SoC)、存儲芯片等。
測試(Final Testing):芯片封裝后會進(jìn)行最終測試,確保其功能和性能滿足設(shè)計要求。
三者的區(qū)別與聯(lián)系
屬性Wafer(晶圓)Die(芯粒/裸片)Chip(芯片)。
物理形式一整片硅片,包含多個 Die從晶圓上切割出的單個裸片封裝后的成品芯片
功能狀態(tài)僅為承載電路的基礎(chǔ)材料包含具體功能電路,但未封裝經(jīng)過封裝后,可直接使用
處理階段晶圓加工階段晶圓切割后,測試前或測試后封裝與最終測試后交付
用途半導(dǎo)體制造的原材料電路單元,測試是否合格獨立產(chǎn)品,集成到設(shè)備中
單元數(shù)量一片晶圓包含數(shù)百到上萬個 Die單個裸片是一個 Die單個芯片通常對應(yīng)一個 Die,但也可能包含多個 Die。
晶圓制造:高純度硅錠 → 切片 → 拋光 → 擴(kuò)散/離子注入 → 光刻 → 刻蝕 → 金屬化等,制造出晶圓。
晶圓測試:測試晶圓上的每個 Die 是否滿足設(shè)計規(guī)范,標(biāo)記良品與不良品。
晶圓切割(Dicing):使用激光或切割刀將晶圓分成單個 Die。
Die 封裝(Packaging):將良品 Die 封裝成 Chip,添加引腳、保護(hù)殼等。
芯片測試(Final Testing):驗證芯片是否滿足電性能和可靠性要求。
芯片交付:將合格的芯片交付客戶。
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