芯片|直径只有区区30厘米的“饼”：国内却只有一家能做！( 二 )

由于从硅片上切割出圆形芯片并非易事，同时也会造成对边角量的大量浪费，因而将芯片做成矩形，会使边角量浪费最少。
晶圆是圆形，也是为了控制成本。经由直拉法（CZ 法）或悬浮区熔法（FZ 法）所制作出的硅棒是圆柱，圆形也最方便打磨，浪费最少。
另外，同对角线长度下圆形面积更大，无论怎么划分大小，圆形最后分切出来的芯片一定比方形的多或相等。
圆形硅片还与后续的光刻等工艺不谋而合，而如果选择方形，光刻胶旋涂的均匀性会成问题，易导致更多的浪费，在圆形硅片上做矩形芯片反而很“般配” 。
当然，虽然已经非常节约，但硅片边缘内侧区域还是会存在浪费。
如何尽可能地减小浪费呢？这就需要用到高数知识——微积分。
只要晶圆足够大，芯片足够小，拼起来的边缘就会逐渐向圆形逼近了，这就是数学的力量。

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不同尺寸硅片的芯片分布，图片来源：Photography Stack Exchange
诸如电脑 CPU 这样的芯片，每一枚的成本都不菲，厂商自然会选择用一次流程制作足够多的芯片的形式，以保证足够的良品率。
如果选择小尺寸硅片制作高端芯片，成本可以说是他们“无法承受之重”了。
在我国，高端芯片所使用的 12 英寸硅片的制造产业发达吗？
我们先看看全球硅片市场。根据 SEMI 数据统计，全球硅片前五大制造厂商（CR5）市场占有率高达 92% 。
其中，日本信越化学占比 28%，为全球第一大硅片制造商；日本 SUMCO 占比 24%，排名第二；其余厂商依次为中国台湾环球晶圆、德国 Silitronic、韩国 SK Siltron 。
这些厂家主要制造主流的 12 英寸和 8 英寸硅片，甚至已经开始研究 18 英寸硅片的量产和成本控制。
这么看来，现在只剩下 8% 的份额可供全球其他硅片厂商抢夺，中国大陆便是其中之一。

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全球硅片制造市场份额，图片来源：SEMI
在我国大陆的硅片领域中，6 英寸的国产率超过 50%，已经能够做到自给自足。8 英寸国产率约 10%-15%，相对比较欠缺，而 12 英寸基本是一片空白，市占率只有 1% 。
因此，8 英寸、12 英寸等大尺寸的硅片领域，可以说是我们的“短板” 。没有大尺寸的硅片，高性能芯片的出现则更是难上加难。
为什么做出大尺寸硅片这么难？
可能你会感到奇怪，不就是大一点的硅片吗？流程相同，为什么中国能做 6 英寸硅片却做不出 12 英寸硅片呢？
要回答这个问题，还需要回到硅片的制作流程中来考虑。
硅棒的制作采用 CZ 直拉法，它需要将多晶硅熔化在石英锅内，再把硅棒从岩浆中拉出来。
想要制作 12 英寸的硅棒，需要一口直径达到 32 英寸的大锅，并且是一口无比纯净，几乎不含杂质的石英锅，打造这样一口纯净的石英锅，其本身就是一门技术活。

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图片来源：Silicon Wafer Production 模拟动画
此外，制作的硅棒越粗，锅里的岩浆也要多很多，这对提拉过程中的温度、提拉速度、旋转速度和提拉时间都提出了更高的要求。
同时，还需要处理随之而来的一系列问题，例如岩浆对流和温度梯度等物理问题。