邊緣芯片詳解

本文介紹了什么是邊緣芯片（edge die）。

邊緣芯片（edge die）是指位于晶圓邊緣區(qū)域的芯片，由于晶圓制造過程中的掩模對(duì)準(zhǔn)誤差或晶圓切割等原因，這些芯片可能在設(shè)計(jì)上存在缺陷或尺寸不完整。以下是對(duì)邊緣芯片的詳細(xì)解釋：

1. 邊緣芯片的形成原因

晶圓制造過程中，光刻、沉積、刻蝕等工藝的作用通常會(huì)集中在晶圓的中心區(qū)域，因?yàn)檫@些區(qū)域的對(duì)準(zhǔn)精度更高、工藝條件更穩(wěn)定。晶圓的邊緣區(qū)域由于距離工藝設(shè)備的對(duì)準(zhǔn)基準(zhǔn)較遠(yuǎn)，受光學(xué)衍射效應(yīng)、機(jī)械應(yīng)力、溫度等因素的影響較大，導(dǎo)致邊緣部分的芯片質(zhì)量往往較差。特別是在晶圓切割時(shí)，由于晶圓機(jī)械力不均勻，邊緣部分容易形成缺陷或未完全切割的芯片。

2. 邊緣芯片的特點(diǎn)

尺寸不完整：由于在切割過程中，邊緣芯片可能不完全符合設(shè)計(jì)要求，尺寸上較為不規(guī)則，甚至?xí)霈F(xiàn)未完整切割的情況。這意味著邊緣區(qū)域的芯片在生產(chǎn)過程中的良率較低。

缺陷增加：邊緣芯片由于光刻和刻蝕的對(duì)準(zhǔn)精度較低，容易產(chǎn)生一些微小的缺陷或失效，影響芯片的功能。

廢棄和損失：邊緣芯片通常被視為廢棄區(qū)域，因?yàn)樗鼈兊馁|(zhì)量和性能較差，無法達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)要求。這些芯片的存在意味著晶圓在加工過程中存在一定的浪費(fèi)。

3. 邊緣芯片對(duì)晶圓利用率的影響

晶圓的邊緣芯片主要是由于制造和切割中的物理限制所導(dǎo)致的面積浪費(fèi)。為了提高晶圓的使用效率，半導(dǎo)體行業(yè)在發(fā)展過程中不斷推動(dòng)使用更大直徑的晶圓（如300mm晶圓），以減少邊緣芯片占用的面積。這是因?yàn)榇笾睆骄A能夠提供更多的有效區(qū)域，減少邊緣部分無法使用的浪費(fèi)。

4. 如何緩解邊緣芯片的影響

提高工藝精度：通過提升光刻、刻蝕和其他工藝的精度，減少邊緣區(qū)域的芯片缺陷。這是提升良率和減少邊緣芯片數(shù)量的根本途徑。

優(yōu)化切割方法：采用更加精細(xì)的晶圓切割技術(shù)，使得切割過程中邊緣部分的損失最小化。

晶圓尺寸的提升：增加晶圓的尺寸（如使用更大的300mm或450mm晶圓）可以降低邊緣芯片所占的面積比，進(jìn)而提升單位面積的芯片數(shù)量。

5. 類比與比喻

可以將晶圓比作一塊大蛋糕，芯片是切好的小塊。而邊緣芯片就像蛋糕邊緣的一些碎屑，雖然它們?cè)臼堑案獾囊徊糠?，但由于邊緣切割不完美，這些碎屑通常不可食用。為了減少這些碎屑，制造者會(huì)盡量改進(jìn)切割工具或選擇更大的蛋糕，這樣即使有些邊角部分被浪費(fèi)掉，也能確保中心區(qū)域的蛋糕質(zhì)量更高。

6. 總結(jié)

邊緣芯片是晶圓生產(chǎn)中不可避免的產(chǎn)物，主要由光刻、切割等工藝造成。雖然邊緣芯片不符合標(biāo)準(zhǔn)，無法作為合格產(chǎn)品使用，但通過提高工藝精度、優(yōu)化切割技術(shù)和使用更大直徑的晶圓，能夠有效減少邊緣芯片的面積浪費(fèi)，提升晶圓的整體利用率和良率。