一、晶圆、晶粒、芯片的定义

（一）晶圆的定义

晶圆是指制作硅半导体电路所用的硅晶片，其原始材料是硅。高纯度的多晶硅溶解后掺入硅晶体晶种，然后慢慢拉出，形成圆柱形的单晶硅。硅晶棒再经过研磨、抛光、切片后，形成硅晶圆片，也就是晶圆。目前国内晶圆生产线以8英寸和12英寸为主，晶圆的主要加工方式为片加工和批加工，即同时加工1片或多片晶圆。随着半导体特征尺寸越来越小，加工及测量设备越来越先进，使得晶圆加工出现了新的数据特点。同时，特征尺寸的减小，使得晶圆加工时，空气中的颗粒数对晶圆加工后质量及可靠性的影响增大，而随着洁净度的提高，颗粒数也出现了新的数据特点。

（二）晶粒的定义

晶粒是指晶圆被切割切成的小块，这里学名为die。它是硅片中一个很小的单位，包括了设计完整的单个芯片以及芯片邻近水平和垂直方向上的部分划片槽区域。晶粒的平均直径通常在0.015 - 0.25mm范围内，并且每个晶粒有时又有若干个位向稍有差异的亚晶粒所组成，亚晶粒的平均直径通常为0.001mm数量级。

（三）芯片的定义

芯片，又称微电路（microcircuit）、微芯片（microchip）、集成电路（英语：integrated circuit，IC）。是指内含集成电路的硅片，体积很小，常常是计算机或其他电子设备的一部分。芯片是经过很多道复杂的设计工序之后所产生的一种结果，它一般作为一种载体使用，在硅晶片上可加工制作成各种电路元件结构，从而成为有特定电性功能的集成电路产品。

二、晶圆和晶粒的区别

（一）从结构和形态上

1. 晶圆

• 晶圆是一个完整的圆形硅片，它是半导体制造的基础材料。例如在生产过程中，先有晶圆才能在其上进行各种电路元件结构的加工制作。晶圆的尺寸有多种规格，常见的有6英寸、8英寸、12英寸等，其外观是一个较大的圆形薄片，就像一个大的“硅基盘”，为后续制造提供了一个基础的平台。

• 它的制作过程相对复杂，从高纯度的多晶硅开始，经过溶解、掺入晶种、拉晶形成单晶硅棒，再经过研磨、抛光、切片等多道工序才最终形成晶圆。

2. 晶粒

• 晶粒是晶圆经过切割后形成的小块。晶粒的外形通常为矩形或正方形，与晶圆的圆形外观有明显区别。它是从晶圆这个大的整体中分割出来的小单元，尺寸相对晶圆要小很多。例如，在一块8英寸的晶圆上可以切割出许多个晶粒，这些晶粒是后续制成芯片的基础部件，就好比从一整张大纸上裁剪出许多小纸片一样。

• 晶粒在微观结构上包括了设计完整的单个芯片以及芯片邻近水平和垂直方向上的部分划片槽区域，这意味着它虽然是一

• 

• 个小单元，但已经包含了芯片的基本结构雏形，不过还未进行封装等后续工序。

（二）从功能和用途上

1. 晶圆

• 晶圆主要是作为制造芯片的基础材料和平台。在晶圆上可以通过光刻、蚀刻等工艺来构建各种电路元件，如晶体管、电容、电阻等，这些电路元件组合起来才能形成具有特定功能的芯片。例如，在晶圆上通过光刻技术将设计好的电路图案转移到晶圆表面，然后经过蚀刻等工艺将不需要的部分去除，逐步构建起芯片的电路结构。

• 晶圆在未进行切割等加工之前，是不能直接用于电子设备中的，它只是一个含有潜在芯片电路结构的硅片。

2. 晶粒

• 晶粒是芯片的前身，是一个已经具备了单个芯片基本功能结构的半成品。每个晶粒都有可能经过封装等工序后成为一个独立的芯片。例如，在一些芯片制造中，如果某个晶粒在测试过程中被判定为良品（KGD：已知良品晶粒），那么它就可以进入封装环节，最终成为一个可以正常使用的芯片。

• 但是晶粒本身由于未封装，在实际应用场景中还不能像芯片那样直接安装在电路板上使用，它还需要进一步的加工处理。

（三）从生产加工过程上

1. 晶圆

• 晶圆的生产过程侧重于硅材料的提纯、拉晶以及硅片的成型。首先要将高纯度的多晶硅原料进行处理，通过特定的设备和工艺将其拉制成单晶硅棒，这个过程需要精确控制温度、掺杂等参数以保证单晶硅的质量。然后对单晶硅棒进行研磨、抛光和切片等操作，最终得到晶圆。在这个过程中，主要关注的是硅片的平整度、纯度等物理特性，因为这些特性会影响到后续在晶圆上构建电路的质量。

• 晶圆的加工通常是在晶圆厂进行，需要大型的、高精度的设备来完成这些复杂的工序，而且整个过程需要在高度洁净的环境下进行，以避免杂质对晶圆质量的影响。

2. 晶粒

• 晶粒的生产过程是在晶圆的基础上进行切割操作。通过使用切割设备，将晶圆按照预先设计好的布局切割成一个个的小晶粒。在切割之前，通常需要对晶圆进行测试，标记出哪些区域是符合要求的晶粒，然后再进行切割。切割过程需要保证晶粒的完整性和准确性，避免切割过程中对晶粒内部电路结构造成损坏。

• 切割后的晶粒还需要进行测试，筛选出合格的晶粒（KGD），这个测试过程主要是检测晶粒的电学性能和可靠性等指标，不合格的晶粒将会被淘汰，只有合格的晶粒才能进入封装环节成为芯片。

三、晶圆和芯片的区别

（一）从结构和形态上

1. 晶圆

• 如前文所述，晶圆是一个圆形的硅片，它是半导体制造的基础原材料。晶圆表面是平整的硅晶体结构，在这个基础上通过光刻、蚀刻等工艺来构建各种电路元件，但在未经过切割和封装等工序前，它看起来就是一个单纯的硅片，上面有一些通过加工形成的电路图案或结构。

• 晶圆的尺寸较大，通常以英寸为单位来衡量其直径，常见的有8英寸、12英寸等规格，其厚度相对较薄，是一个扁平的圆形物体。

2. 芯片

• 芯片是经过封装后的成品。它的结构包括了封装外壳和内部的集成电路。封装外壳起到保护内部电路的作用，同时也提供了与外部电路连接的引脚等接口。芯片的外形通常是长方形或正方形，尺寸相对较小，根据不同的功能和应用场景，芯片的大小会有所不同，但总体来说比晶圆要小很多。

• 在芯片内部，是由多个晶体管、电容、电阻等电路元件组成的集成电路，这些元件通过特定的布线和连接方式实现特定的功能，例如实现数据处理、信号放大、存储等功能。

（二）从功能和用途上

1. 晶圆

• 晶圆主要用于芯片的制造过程中，是芯片制造的基础平台。在晶圆上构建的电路元件和结构是为了最终形成芯片的集成电路。晶圆本身不能直接用于电子设备中实现具体的功能，它只是提供了一个制造芯片的物理基础。例如，在计算机制造中，晶圆不能直接安装在主板上发挥计算功能，而是需要经过一系列加工成为芯片后才能使用。

2. 芯片

• 芯片是电子设备中的核心部件，具有各种各样的功能。例如，微处理器芯片（CPU）用于计算机中的数据处理和运算控制；存储芯片用于数据的存储和读取，像计算机中的内存芯片（RAM）和硬盘控制芯片等；还有通信芯片用于实现设备之间的通信功能，如手机中的基带芯片等。芯片直接参与到电子设备的各种功能实现中，是现代电子设备正常运行不可或缺的组成部分。

（三）从生产加工过程上

1. 晶圆

• 晶圆的生产过程前面已经提到，主要是硅材料的加工和硅片的成型过程，包括多晶硅的提纯、拉晶、硅棒的研磨、抛光和切片等工序。在晶圆制造过程中，需要高度精密的设备和严格的环境控制，以确保晶圆的质量。例如，在拉晶过程中，温度、掺杂浓度等参数的微小变化都可能影响到单晶硅的质量，进而影响到最终晶圆的质量。

• 晶圆制造完成后，还需要进行一些初步的测试，例如检测晶圆的平整度、纯度、电学性能等基本指标，但此时的晶圆还远未成为最终的可用产品。

2. 芯片

• 芯片的生产过程是在晶圆的基础上进行的。首先要对晶圆进行切割得到晶粒，然后对晶粒进行测试筛选出合格的晶粒。接着将合格的晶粒进行封装，封装过程包括将晶粒安装到封装外壳中，通过引线键合等工艺将晶粒的电路与封装外壳的引脚连接起来，并且在封装外壳内可能还会填充一些保护材料，如环氧树脂等。

• 在封装完成后，芯片还需要进行最后的测试，检测芯片的功能是否正常、性能是否符合要求等，只有通过测试的芯片才能作为合格产品进入市场销售和应用。

四、晶粒和芯片的区别

（一）从结构和形态上

1. 晶粒

• 晶粒是从晶圆切割出来的小块，其外形通常为矩形或正方形，它包含了设计完整的单个芯片以及芯片邻近水平和垂直方向上的部分划片槽区域。晶粒在未封装前是一个裸片，其表面是直接暴露的电路结构，没有任何保护外壳。例如，在芯片制造过程中，从晶圆上切割下来的晶粒看起来就是一个小的硅片，上面有一些微小的电路图案和结构。

• 晶粒的尺寸相对较小，但比最终封装后的芯片在结构上更为简单，它主要是芯片的核心电路部分，没有包含与外部连接和保护相关的结构。

2. 芯片

• 芯片是经过封装后的成品，具有特定的封装结构。封装结构包括了保护外壳，外壳的材质有塑料、陶瓷等多种类型。芯片的外形一般是长方形或正方形，封装外壳上有引脚或者其他类型的接口，用于与外部电路进行连接。例如，常见的双列直插式（DIP）芯片，

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