為什么芯片不做成圓形而是方形？

我覺得無論芯片再牛，也需要在PCB電路板上承載，按照電路元件設(shè)計(jì)的角度來說，圓形的元器件可不利于焊接，也不利于觸角和電路板切合好！所以芯片設(shè)計(jì)也需要遵循電路板的特性，焊接的特性來決定！當(dāng)然不僅僅是PCB電路板，還有于制造效率、封裝工藝！因?yàn)閳A形芯片在理論上看似節(jié)省空間，但在實(shí)際工程實(shí)現(xiàn)中會(huì)產(chǎn)生系統(tǒng)性矛盾。

首先從物理的角度來說，方形比圓形更費(fèi)材料！

半導(dǎo)體晶圓為圓形（直徑通常為300mm），但芯片電路需在硅片上以矩形陣列排布。若芯片設(shè)計(jì)為圓形，相鄰單元間必然存在無法利用的弧形間隙，導(dǎo)致硅材料浪費(fèi)率高達(dá)20%以上。方形設(shè)計(jì)則可通過緊密排列將浪費(fèi)率降至約2%。舉一個(gè)現(xiàn)實(shí)的例子，圓形餅干模具在方形面團(tuán)上切割，必然產(chǎn)生邊角料。但餅干的面料邊角料可以再加工，但是硅晶圓可不到！

從品質(zhì)質(zhì)量上來說，曲線切割比直線切割更容易造成報(bào)廢！

因?yàn)樵诩す饣蚪饎偸肚懈罹A時(shí)，直線切割路徑精度更高、崩邊風(fēng)險(xiǎn)低。圓形切割需復(fù)雜曲線控制，易導(dǎo)致芯片邊緣微裂紋，降低良品率。

在芯片封裝工藝與焊接上

芯片需通過引腳（或焊球）與PCB連接。方形封裝可沿四邊均勻排布引腳，因?yàn)樗倪叢季直葐稳Νh(huán)形多30%-50%引腳空間，支持更復(fù)雜功能。而且方形引腳陣列使焊盤受力均勻，避免圓形芯片因熱膨脹系數(shù)差異導(dǎo)致的焊點(diǎn)應(yīng)力集中（尤其在四角缺失區(qū)域）。

在自動(dòng)生產(chǎn)過程中，方形可以有更高的效率

方形芯片可通過直角邊與機(jī)器視覺系統(tǒng)快速對(duì)齊，定位誤差<0.05mm；圓形芯片需旋轉(zhuǎn)校正，大幅降低貼片速度（實(shí)測(cè)效率降低40%）。（雖然是圓形的，但和PCB引腳也需要對(duì)齊，對(duì)齊難度比方形的更難！）

在PCB電路板上容易產(chǎn)生幾何矛盾和空間利用率矛盾

PCB走線需從芯片引腳向外輻射：方形芯片四邊出線形成正交網(wǎng)格，布線層數(shù)可減少2-3層；圓形芯片的弧形邊緣迫使走線彎曲，占用更多空間且易產(chǎn)生信號(hào)串?dāng)_。電子設(shè)備內(nèi)部多為矩形空間（如手機(jī)主板）。圓形芯片外接矩形時(shí)，周圍無效區(qū)域可達(dá)圓形面積的27%（按最小外接矩形計(jì)算），而方形芯片可緊密貼合。

產(chǎn)業(yè)標(biāo)準(zhǔn)化與歷史路徑依賴

按照電路板的歷史發(fā)展和芯片的歷史發(fā)展，封裝規(guī)格的全球統(tǒng)一，JEDEC（固態(tài)技術(shù)協(xié)會(huì)）標(biāo)準(zhǔn)中，98%的封裝尺寸為矩形（如QFN、BGA）。設(shè)備廠商的測(cè)試夾具、運(yùn)輸托盤均按方形設(shè)計(jì)，改用圓形將重構(gòu)產(chǎn)業(yè)鏈。而且方形芯片可直觸矩形散熱器，熱傳導(dǎo)路徑更短。圓形芯片需定制環(huán)形導(dǎo)熱界面，熱阻增加15%以上，對(duì)高性能處理器是致命缺陷。

盡管主流芯片仍為方形，但由于一些設(shè)備和終端產(chǎn)品的外形因素，新技術(shù)正推動(dòng)形態(tài)革新：

例如：扇出型封裝（Fan-out），在方形基板上集成多顆裸片，整體保持矩形但內(nèi)部可實(shí)現(xiàn)異形排布。

例如：柔性電子，可穿戴設(shè)備中出現(xiàn)的弧形芯片，通過轉(zhuǎn)接板與矩形PCB互聯(lián)，屬于定制化解決方案。

最后來說一句，芯片的方形本質(zhì)是制造經(jīng)濟(jì)性、工程可靠性、系統(tǒng)兼容性的帕累托最優(yōu)解。圓形設(shè)計(jì)在物理層面即與半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的底層邏輯相悖，除非顛覆現(xiàn)有晶圓制造范式，否則方形仍將長(zhǎng)期主導(dǎo)。對(duì)此大家是怎么看的，歡迎關(guān)注我“創(chuàng)業(yè)者李孟”和我一起交流！