CPU堪稱是人造物的巔峰，一塊指甲蓋大小的芯片卻能包含幾千萬甚至幾億個晶體管，而這些芯片都是由晶圓做成的，晶圓是制作硅半導體電路用到的硅晶片。

單片晶圓的設計成本能夠高達543美元。隨著5G和ALOT的發展，今年全球晶圓代工收入預計將會同比增長23.8%，創十年新高。而純晶圓代工全球排名前10的廠商，包括臺積電、三星、格芯、聯電、中芯國際、高塔半導體、力積電、世界先進、華虹半導體和東部高科，其中大部分是中美企業。2019年，全球晶圓代工市場約627億美元，其中臺積電占了59%，占領了一大半市場。

那么晶圓是如何煉成的？

這里簡單介紹一下，首先要把沙子變成單晶硅，沙子的本質是二氧化硅，在2000℃高溫時，二氧化硅和碳發生置換反應產生粗硅。當粗硅提純到一定純度時，就會變成多晶硅，再把多晶硅放入石英坩堝，用電流加熱器把硅加熱成液態，加入磷、硼、砷等元素以改變導電性，然后安置籽晶，讓晶體不斷生長成單晶硅，就能冶煉出高純度的硅錠，這方法叫做單晶直拉法。那么硅錠到底有多純呢？相當于10萬噸的單晶硅，只能含有1克雜質。晶圓呢？就是從硅錠中研磨和切割出來的。每片晶圓的厚度大概在0.5～1.5毫米左右。

從硅錠切割出來的晶圓相當于是地基，要想在上面造出晶體管，需要光刻技術。把設計好的電路結構，轉印到晶圓上，再進行蝕刻、離子注入、電鍍和拋光等操作，才能進行切片，即把圓形的晶圓切割成方形的芯片。

那么一塊晶圓能生產多少個芯片呢？

現實中，晶圓有8英寸、12英寸還有18英寸等等。

晶圓尺寸越大，芯片的制程就越小，而目前14nm或以下制程的芯片，其實都是用12英寸的晶圓制造的，因此12英寸晶圓的出貨面積高達65%。那么我們就來計算一下一塊12英寸晶圓能夠生產多少個芯片。

12英寸晶圓的表面積大約是70659平方毫米，而麒麟990 5G的芯片面積是113.31平方毫米，那么是不是做除法就能得出結果呢？當然不是啦，因為晶圓是圓的而芯片是方的，在圓形的晶圓上切割方形芯片會產生一些邊角料，所以用晶圓表面積除以芯片表面積計算是不對的，正確的公式應該是用晶圓面積除以芯片面積再減去晶圓周長除以2倍的芯片面積的開方數。

而12英寸晶圓的直徑是300毫米，把它代入公式可以算出約為640塊芯片。

但是呢？但這個過程還要考慮良率等問題，也就是會有殘次品存在，所以實際能生產的芯片只有500塊左右。

臺積電在晶圓代工行業處于龍頭位置，但技術仍受限于美國，大陸的中芯國際和華虹集團也是一樣的。目前荷蘭的高精度光刻機制程通常在5nm到7nm之間，而我國最好的國產光刻機才能達到90nm，但是預計兩年后，我國能造出第一臺28nm光刻機，進一步縮小和國外芯片技術的差距。目前全球各大8英寸晶圓代工廠已經接近滿產，晶圓代工產能不足的情況可能要持續到2022年以后，如果我們能抓住機會，建造更多的晶圓廠，就能占領更多的市場份額，提升在半導體行業的競爭力。

原文標題：一片晶圓究竟能生產多少個芯片？

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責任編輯：haq