众所周知，自2020年9月15日之后，华为麒麟芯片就成为了绝唱。

没有芯片，对华为影响巨大的，手机业务曾最高峰时的全球第一，跌到了2021年的全球第9名。2021年营收下滑了2500多亿，消费者业务部不再是第一大营收部门了。

解决芯片的问题：华为用上“胶水”大法

所以不用想都知道，华为无时无刻都在想如何解决芯片的问题，只要搞定了芯片，华为手机一定能够卷土重来，再创辉煌。

并且从现在的诸多迹象来看，华为可能很快就要有自己的芯片了，至于采用什么办法，那就是“胶水”大法。

“胶水”是用来做什么的，主要用来粘东西，所以华为解决芯片的办法，不外乎“粘”这一字。

那么怎么来“粘”？其实苹果前段时间给了我们最好的示例，那就是M1Ultra这一颗芯片，它是两颗一模一样的M1 Max，水平拼接在一起的。

通过两颗芯片拼接，所以M1 Ultra实现了M1 Max性能两倍，这就是“胶水”的魅力之所在。

而在M1Ultra之前，TSMC也搞了一颗“胶水”芯片，与苹果的M1Ultra不同，TSMC的是上下“粘”在一起的，两颗芯片重叠粘在一起，也实现了2倍性能，台积电称之为"3D封装"。

其实不管是上下重叠，还是水平拼接，都是一种新的封装方式，本质都是在不改变芯片工艺的前提下，扩大芯片面积，从而获得更强的性能。

而华为此前也曝光一个芯片堆叠封装技术，上面很明显地看到，是两块芯片重叠在一起，不过方式与台积电重叠又不一样，是有一点错开的。

而申请日期是2019年9月份，意味着早在2年多前，华为就已经开始做这个准备了，往堆叠技术方向研究了。

所以我们有理由相信，华为的芯片问题可能要解决了，毕竟现在摩尔定律很难再延续了，每18个月晶体管密度就要翻一倍的定律，TSMC、三星、intel都维持不下去了。

所以苹果、英特尔、TSMC都在搞“胶水”大法，华为此时也正是顺应潮流，通过不那么先进的工艺，将芯片进行堆叠，获得先进工艺的性能，将成为现实。

苹果M1 Ultra双芯片如何拼接？“胶水”技术揭秘

通俗说法的“胶水”技术也就是我们常说的MCM（多芯片模块）封装技术，这样的结构实现形式有多种，从M1 Ultra的芯片图来看，无疑用到的就是台积电的CoWoS-S 2.5D封装技术，利用硅中介层完成两个芯片互联。而且从其统一内存的排布来看，台积电的CoWoS-S已经可以完美集成8个HBM了，这个速度确实要超过英特尔和三星。

这一2.5D封装技术用于不少网络IC以及大型AI芯片中，为了就是实现更大的芯片规模，进一步提高带宽等性能。据了解，M1 Ultra在CoWoS-S封装上用到的ABF基板，依然与M1一样，来自欣兴电子。

在苹果发布Mac Studio并公布具体参数后，不少用户发现了一个有趣的细节，那就是M1 Max版本的Mac Studio重达2.7千克，而搭载M1 Ultra的Mac Studio重达3.6千克。这难道是因为M1 Ultra的电源功率更高吗，并非如此，两者充电器通用且用到的都是同样的370W电源。那么这多出来的重量，究竟是什么加上去的呢？

答案就是散热，在苹果的官方回复中，苹果指出多出的重量是因为M1 Ultra配备了一个更大的铜散热模组，而M1 Max用的是铝散热器。本在同样的体积下，铜就比铝要重三倍以上，但铜的导热性能要优于铝，这也就是为何不少电子产品中都选择使用铜管或铜片散热的原因

众所周知，苹果的Macbook Pro产品系列用的一向是风扇+“梦幻单热管”，如此一来散热常常被人所诟病，尤其是在以前英特尔芯片的机型上，也就是到了近两年换为ARM架构的芯片后才解决了散热差的遗留问题。

因此即便苹果可以继续通过“胶水”技术，通过扩大芯片规模来稳步提升性能，这也不是一个可延续的方式。Mac Studio这种已经在往ITX靠的机器设备还好，而对Macbook Pro这样的便携笔记本设备来说，多出来的近1千克重量感知太强了。此外，苹果显然不会在笔记本的散热结构上做出大改，否则不仅是散热模组，连机身模具也得重新设计。

苹果从来都是一套方案用几年，而刚改过外形的Macbook Pro自然不可能一年内再换一套设计。这也就是为何苹果为M1 Max预留了互联部分，却没有在Macbook Pro中用到M1 Ultra的原因。不得不令人感叹，苹果在精打细算上确实在行。

晶圆为什么是圆的？

苹果造的那颗胶水芯片M1 Ultra是一种妥协，因为一颗芯片越大，切割之后晶圆四周浪费的“ 边角料 ”就越多。

就好像是一刀 999 的切糕一样，这玩意要是白白浪费了绝对是浑身肉疼。

话说到这儿，我发现评论区就开始有小伙伴讨论起来了：

那为什么芯片要做成方的？做成三角形、六边形的，不就不会造成晶圆浪费了？？？

欸~，不得不说大家伙的想法都非常有创意呀，不过其实这样做反而会增加切割难度，对芯片的良品率造成影响。

到时候一核算成本，还不如浪费点边角料来的划算。

所以 “ 异形芯片 ” 的思路，其实是行不太通的。

不过这时候可能就要有小伙伴继续另辟蹊径了：

芯片为了保证好切保持方形不能变，那如果直接把底下的硅片做成方形的呢？

把“ 晶圆 ”变成“ 晶方 ”，切芯片的时候不也就没有浪费了嘛！

嗯……这个方法，说可行也行，说不行也不行。

但是要想把它讲明白，我得先问大家伙这么一个问题：

你们见过方形的黄瓜吗？

1、先有晶棒，才有晶圆

众所周知，芯片是由晶圆刻蚀的，而晶圆则是由高纯度的沙子……

哦不，高纯度的硅元素组成的。

对普通的石英砂进行一系列的高温还原反应，化学提纯反应后，我们可以得到下图这样的高纯度硅棒。

不过这还只是第一步，这样的硅棒由多晶硅构成，此时还不能用于生产晶圆。

就像这张图中间所示的那样，因为之前经过了各种粗犷的化学反应，内部的硅晶体结构框架不均匀。

单晶、多晶、不定……充满了各种不对称结构。

而为了消除这些不对称的内部紊乱，我们还需要对多晶硅处理，将其转变成可以用于芯片生产的结构稳定，电性能良好的单晶硅。

到了这一步，其实就是要生产正儿八经的晶圆了。

目前行业里常用的工艺叫做柴可拉斯基法，也有个非常形象通俗的名字 —— 直拉法，市场占比约为 95 %。咱们常见的逻辑芯片，存储芯片基本都是用这个方法生产出来的。

其中具体发生的具体变化，咱们可以在这张图中看个大概。

首先是将刚才得到的多晶硅放在石英中加热至熔融状态，然后再植入一颗单晶硅 “ 种子 ”。

这融化的硅溶液一碰到单晶硅种子，就可以在硅种子的尾部开始有序生长。

通过控制旋转的速度，和提拉的速率，我们就能得到不同宽度，不同长度的圆柱形单晶硅棒。

注意了！是旋转！

还是没什么概念的小伙伴，咱们想象一下路边的棉花糖摊。

拉晶棒的过程就和转棉花糖的起手式差不多。

也就是说，目前主流的单晶硅生产工艺，决定了硅棒大概率得是圆形。反正我是没见过方形的棉花糖。

至于再往后，就是把晶棒掐头去尾，侧边打磨光滑。

然后再像切香肠一样一点点切片，一张张晶圆的原材料，硅片就诞生了。

2、切完了，但是还没结束？

其实到了这一步，关于晶圆形状的问题也没定死。

因为虽然直拉法是主流的单晶硅制造方案，但其实在它之外，也还有区熔法等方案，方形晶棒从理论上来说也还是有可能的。

但是为什么一定要用圆形？其实问题还要牵扯到更后续的设计工艺上来。

在我们抛光打磨完切片的硅片之后，为了正式光刻，还需要在上面涂抹光刻胶。

一般来说，光胶膜厚度在 0.5 ～ 1.5 um 不等，而均匀性必须要在正负 0.01 um 内才行。

这个精度，肯定不能靠我们手工来解决的。

现在行业里常用的方案是 “ 甩胶 ” 。即在中心处加入光刻胶，然后旋转晶圆片。

然后通过不断的控制转速来将胶质甩开，最终我们就可以得到均匀平层的光刻胶。

也就是说吧，如果咱把硅片做成方形再旋转的话，可能就是有的角落胶水堆积比较多，有的角落光刻胶就少了。

边角的均匀性一下子就大打折扣了，即使变成了方形，可边角这部分可能到最后还是得扔。。。

而且吧，除了光刻胶的问题，还有个更要命的事。

那就是在大家的 “约定俗成” 下，圆形硅片早就是行业标准了。

对应的光刻机、自动产线等等，都是基于“ 晶圆 ”的这个前提去设计的。

假如说现在有谁想整个方形的晶棒，他不仅仅要面对“拉出方形晶棒”的问题，还得把整个后续的产线重新翻新设计一番。

所以，晶圆可不可以做成方形的呢？可以，但不值。

3、严格来说，这并不浪费

照这么看，晶圆上那些 “ 浪费 ” 的区域看来是不得不存在了。

但是咱就是说，有没有一种可能，这个 “ 浪费 ” 的概念是咱们先入为主了。

有没有可能，晶圆的边缘部分，本身就应该被浪费掉呢？

其实啊是这么回事，在硅片生产的切割，倒角，打磨等一系列的过程中，硅片的边缘会积累下不少的边缘应力。

这就导致了，晶圆边缘的结构是相对脆弱的。

就算是把边缘区域都利用了起来做芯片，良品率也不太能得到保证。

所以说吧，别看晶圆做圆形，芯片做成方形。

但是某种意义上来讲，这两对组合还是非常般配的。

不过当然了，即使这么解释了一番，晶圆边缘内侧的区域也还是确确实实存在着一些浪费 ，只不过浪费的区域没咱们想象的那么大了。

而假如真要把这一小部分的浪费解决掉，其实大家现在采用的方法都差不多。

那就是向微积分看齐。

把晶圆越做越大，芯片越做越小，这方形不就拼起来像极了圆？

至于如何把晶圆给整大，又如何在保证性能的前提下把芯片做小，这种让人头大的问题，还是交给工程师来想办法吧！

来源：差评，只说数码科技，电子发烧友观察