因?yàn)镃PU是圓的，而電子線路是直的 。這是一個(gè)比較完整的芯片設(shè)計(jì)整體流程 。看似簡(jiǎn)單，但很多流程非常繁瑣復(fù)雜，需要大量的人力物力成本 。尤其是涉及到高端芯片電路設(shè)計(jì)時(shí)，復(fù)雜度會(huì)呈幾何級(jí)數(shù)增長(zhǎng) 。文/評(píng)論科技芯片是如何制造出來(lái)的 。這個(gè)問題很大很復(fù)雜 。估計(jì)即使是芯片行業(yè)的從業(yè)者，也不一定能完整準(zhǔn)確地解釋芯片的設(shè)計(jì)過(guò)程，即使解釋了，最終也可能成為晦澀難懂的“專業(yè)文章” 。對(duì)于普通讀者來(lái)說(shuō)，就像讀天書一樣，可讀性差 。所以本文就給大家簡(jiǎn)單生動(dòng)的描述一下，還原一個(gè)芯片從無(wú)到有的全過(guò)程 。
【晶圓為什么是圓的而芯片是方的,可拍出來(lái)的照片卻都是方的呢】為什么相機(jī)的鏡頭是圓的，可拍出來(lái)的照片卻都是方的呢？
這要從照相機(jī)的構(gòu)造說(shuō)起 。照相機(jī)的主要構(gòu)造由這樣幾個(gè)關(guān)鍵部分：1、鏡頭，2、取景器 。3、傳感器CMOS、CCD、膠片，4、成像系統(tǒng) 。5、其他，由此可見，雖然相機(jī)的鏡頭是圓的，但這部分只是負(fù)責(zé)進(jìn)光而已 。鏡頭的鏡片都是凸透鏡或者凹透鏡，用來(lái)匯聚光線，必須是原點(diǎn)對(duì)稱的，而不能是直線對(duì)稱的，所以鏡頭要做成圓形，
另外，光學(xué)鏡片屬于精密設(shè)備，由于光學(xué)鏡片的加工工藝所限，鏡頭一般都是圓形的，至今還沒見過(guò)方形的 。但光進(jìn)來(lái)了，最終是要落在傳感器或者膠片上才能固定下來(lái)“成像”，而負(fù)責(zé)固定住光，讓它成像的這部分設(shè)備（膠片、CMOS、CCD）是長(zhǎng)方形的，所以，照片拍出來(lái)自然就都是長(zhǎng)方形的 。不過(guò)，這只是傳統(tǒng)相機(jī)、數(shù)碼相機(jī)的科技發(fā)展到今天的成果，
CPU為什么不做成圓的而是方的？
假設(shè)有一家芯片設(shè)計(jì)公司，像題主說(shuō)的，將CPU不設(shè)計(jì)成方形而是圓形，結(jié)果會(huì)怎么樣呢？這就等于在晶圓這個(gè)大圓里刻下（芯片是光刻成的）許多小圓，效果如下圖（為節(jié)約時(shí)間，我只畫出了一部分） ?？梢钥吹?，CPU與CPU（即小圓與小圓）之間有相當(dāng)大的空隙，使許多硅片被浪費(fèi)了，粗略估計(jì)大概10%左右吧，浪費(fèi)還在繼續(xù) 。
由于CPU是圓的，而電子線路是走直線，至于為什么要走直線，因?yàn)閮牲c(diǎn)之間，直線最短，兩個(gè)元件之間用直線連接，不僅可以減小電流消耗（線路變短，電阻變?。€省下空間放置其它電子元件 。CPU內(nèi)走直線的電子線路縱橫交錯(cuò)，而且本著最大化利用硅片的原則，于是一片CPU的所有電路會(huì)構(gòu)成一個(gè)正方形（如下圖），結(jié)果，為了設(shè)計(jì)一片圓圓的CPU，CPU線路（下圖中橙色的正方形）四周的硅片又被浪費(fèi)掉了，這部分的面積大概有30%左右吧 。
單顆圓形CPU浪費(fèi)硅片面積，把這些CPU刻到整片晶圓上，如前文所述，CPU與CPU之間空隙很大，再浪費(fèi)一次（10%左右），最終得到的浪費(fèi)效果如下圖，圖中紅色的橫豎條就是被浪費(fèi)的硅片面積，只有白色方格是被利用到的 。整個(gè)晶圓被浪費(fèi)掉40%左右，沒有對(duì)比就沒有傷害 。當(dāng)CPU設(shè)計(jì)成方形時(shí)（見下圖），CPU與CPU之間只有一條便于切割的縫隙，整片晶圓得到最大化利用，
為什么造芯片是光刻晶圓而不是晶“方”呢？
(1)目前制作半導(dǎo)體集成電路芯片、大規(guī)模半導(dǎo)體集成電路芯片、超大規(guī)模集成電路芯片，所使用的半導(dǎo)體襯底材料，大多是硅單晶（只有在工作頻率特別高的場(chǎng)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(shuō)不叫作晶“方”的原因，(2)自然界中既不存在硅單晶，也不存在單質(zhì)硅 。
集成電路的原材料，要先從石英砂（二氧化硅）做起，①雖然地殼礦物質(zhì)中，硅元素含量最豐，約28.15%，但幾乎全部為二氧化硅和硅酸鹽之類的化合物 。而且世界上只有挪威和巴西的石英砂（二氧化硅）可以作為制作硅單晶的原始材料，其它地方出產(chǎn)的石英砂全不堪用（因?yàn)槟呐轮挥泻圹E量的鐵類雜質(zhì)也是難以摒除的，因而不能采用），
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