边缘芯片详解

本文介绍了什么是边缘芯片（edge die）。

边缘芯片（edge die）是指位于晶圆边缘区域的芯片，由于晶圆制造过程中的掩模对准误差或晶圆切割等原因，这些芯片可能在设计上存在缺陷或尺寸不完整。以下是对边缘芯片的详细解释：

1. 边缘芯片的形成原因

晶圆制造过程中，光刻、沉积、刻蚀等工艺的作用通常会集中在晶圆的中心区域，因为这些区域的对准精度更高、工艺条件更稳定。晶圆的边缘区域由于距离工艺设备的对准基准较远，受光学衍射效应、机械应力、温度等因素的影响较大，导致边缘部分的芯片质量往往较差。特别是在晶圆切割时，由于晶圆机械力不均匀，边缘部分容易形成缺陷或未完全切割的芯片。

2. 边缘芯片的特点

尺寸不完整：由于在切割过程中，边缘芯片可能不完全符合设计要求，尺寸上较为不规则，甚至会出现未完整切割的情况。这意味着边缘区域的芯片在生产过程中的良率较低。

缺陷增加：边缘芯片由于光刻和刻蚀的对准精度较低，容易产生一些微小的缺陷或失效，影响芯片的功能。

废弃和损失：边缘芯片通常被视为废弃区域，因为它们的质量和性能较差，无法达到标准要求。这些芯片的存在意味着晶圆在加工过程中存在一定的浪费。

3. 边缘芯片对晶圆利用率的影响

晶圆的边缘芯片主要是由于制造和切割中的物理限制所导致的面积浪费。为了提高晶圆的使用效率，半导体行业在发展过程中不断推动使用更大直径的晶圆（如300mm晶圆），以减少边缘芯片占用的面积。这是因为大直径晶圆能够提供更多的有效区域，减少边缘部分无法使用的浪费。

4. 如何缓解边缘芯片的影响

提高工艺精度：通过提升光刻、刻蚀和其他工艺的精度，减少边缘区域的芯片缺陷。这是提升良率和减少边缘芯片数量的根本途径。

优化切割方法：采用更加精细的晶圆切割技术，使得切割过程中边缘部分的损失最小化。

晶圆尺寸的提升：增加晶圆的尺寸（如使用更大的300mm或450mm晶圆）可以降低边缘芯片所占的面积比，进而提升单位面积的芯片数量。

5. 类比与比喻

可以将晶圆比作一块大蛋糕，芯片是切好的小块。而边缘芯片就像蛋糕边缘的一些碎屑，虽然它们原本是蛋糕的一部分，但由于边缘切割不完美，这些碎屑通常不可食用。为了减少这些碎屑，制造者会尽量改进切割工具或选择更大的蛋糕，这样即使有些边角部分被浪费掉，也能确保中心区域的蛋糕质量更高。

6. 总结

边缘芯片是晶圆生产中不可避免的产物，主要由光刻、切割等工艺造成。虽然边缘芯片不符合标准，无法作为合格产品使用，但通过提高工艺精度、优化切割技术和使用更大直径的晶圆，能够有效减少边缘芯片的面积浪费，提升晶圆的整体利用率和良率。