一、芯片為什么要用單晶硅

芯片就(jiu)(jiu)是(shi)把一個電路所(suo)需的晶(jing)體管和其他器(qi)件制作在一塊半(ban)導(dao)體上。通常情況下半(ban)導(dao)體所(suo)應用到(dao)的材料就(jiu)(jiu)是(shi)單晶(jing)硅，如果要(yao)制造用于(yu)處理元宇宙數據的高性(xing)能芯片，那么單晶(jing)硅的純度(du)需要(yao)達(da)到(dao)99.99999999999%以(yi)上。

沒有高純度(du)的(de)單晶硅，就不要提芯片，更不用說構(gou)建一個元宇(yu)宙的(de)虛擬世界(jie)了。作為地球上(shang)第二豐度(du)的(de)元素，硅廣泛地存在(zai)于自然界(jie)當中。它(ta)成(cheng)本低廉，溫度(du)穩定性好，穿透電流低，如此優異的(de)性能使它(ta)代替鍺，成(cheng)為了半導體的(de)主流材料。

單質硅主要有單晶、多晶以及非晶硅三類形(xing)態(tai)，后兩種形(xing)態(tai)缺陷太多，若(ruo)用(yong)于芯片(pian)制造，在加(jia)工過程(cheng)中會引起(qi)基材的(de)電(dian)學以及力學性能變差，因此只能用(yong)高純的(de)單晶硅作(zuo)為芯片(pian)的(de)基元材料(liao)。

二、單晶硅是怎么生產出來的

單晶(jing)硅材料制造要(yao)經過(guo)如下過(guo)程(cheng)：石英砂一(yi)(yi)冶金(jin)級硅一(yi)(yi)提純和精(jing)煉(lian)一(yi)(yi)沉(chen)積(ji)多晶(jing)硅錠一(yi)(yi)單晶(jing)硅一(yi)(yi)硅片(pian)切割(ge)。

單晶硅制(zhi)備，需要(yao)實(shi)現從(cong)多(duo)晶(jing)(jing)到單晶(jing)(jing)的(de)(de)轉(zhuan)變，即原子由(you)液相的(de)(de)隨機排(pai)列直(zhi)接轉(zhuan)變為有(you)(you)序(xu)陣列，由(you)不(bu)對(dui)稱(cheng)結構(gou)轉(zhuan)變為對(dui)稱(cheng)結構(gou)。這種(zhong)轉(zhuan)變不(bu)是整體效應，而是通過固液界面的(de)(de)移動(dong)逐漸完成的(de)(de)，為實(shi)現上述(shu)轉(zhuan)化過程，多(duo)晶(jing)(jing)硅(gui)(gui)就(jiu)要(yao)經過固態(tai)硅(gui)(gui)到熔(rong)融態(tai)硅(gui)(gui)，再到固態(tai)晶(jing)(jing)體硅(gui)(gui)的(de)(de)轉(zhuan)變，這就(jiu)是從(cong)熔(rong)融硅(gui)(gui)中生長單晶(jing)(jing)硅(gui)(gui)所要(yao)遵循的(de)(de)途徑(jing)。目(mu)前應用最廣泛的(de)(de)有(you)(you)兩(liang)種(zhong)，坩(gan)堝(guo)(guo)直(zhi)拉法(fa)和無坩(gan)堝(guo)(guo)懸浮區熔(rong)法(fa)，這兩(liang)種(zhong)方(fang)法(fa)得(de)到的(de)(de)單晶(jing)(jing)硅(gui)(gui)分別稱(cheng)為CZ硅(gui)(gui)和FZ硅(gui)(gui)。