一、芯片為什么要用單晶硅

芯片就是把一個(gè)電路所需的晶體管和其他器件制作在一塊半導(dǎo)體上。通常情況下半導(dǎo)體所應(yīng)用到的材料就是單晶硅，如果要制造用于處理元宇宙數(shù)據(jù)的高性能芯片，那么單晶硅的純度需要達(dá)到99.99999999999%以上。

沒有高純度的單晶硅，就不要提芯片，更不用說構(gòu)建一個(gè)元宇宙的虛擬世界了。作為地球上第二豐度的元素，硅廣泛地存在于自然界當(dāng)中。它成本低廉，溫度穩(wěn)定性好，穿透電流低，如此優(yōu)異的性能使它代替鍺，成為了半導(dǎo)體的主流材料。

單質(zhì)硅主要有單晶、多晶以及非晶硅三類形態(tài)，后兩種形態(tài)缺陷太多，若用于芯片制造，在加工過程中會(huì)引起基材的電學(xué)以及力學(xué)性能變差，因此只能用高純的單晶硅作為芯片的基元材料。

二、單晶硅是怎么生產(chǎn)出來的

單晶硅材料制造要經(jīng)過如下過程：石英砂一冶金級(jí)硅一提純和精煉一沉積多晶硅錠一單晶硅一硅片切割。

單晶硅制備，需要實(shí)現(xiàn)從多晶到單晶的轉(zhuǎn)變，即原子由液相的隨機(jī)排列直接轉(zhuǎn)變?yōu)橛行蜿嚵校刹粚?duì)稱結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變?yōu)閷?duì)稱結(jié)構(gòu)。這種轉(zhuǎn)變不是整體效應(yīng)，而是通過固液界面的移動(dòng)逐漸完成的，為實(shí)現(xiàn)上述轉(zhuǎn)化過程，多晶硅就要經(jīng)過固態(tài)硅到熔融態(tài)硅，再到固態(tài)晶體硅的轉(zhuǎn)變，這就是從熔融硅中生長(zhǎng)單晶硅所要遵循的途徑。目前應(yīng)用最廣泛的有兩種，坩堝直拉法和無坩堝懸浮區(qū)熔法，這兩種方法得到的單晶硅分別稱為CZ硅和FZ硅。