wafer-die-chip-cell说的都是啥

硅农们经常在工作过程中把“die”说来说去，有些人都吹了半辈子了，还分不清“die”是啥？本文就从硅片里头挖一挖“die”。

1 Si（硅）

因为Si不主动不拒绝不负责的特性（原子结构如下图所示），导致Si成为了制作芯片的主要原材料。当然随着人们跟Si接触逐渐增多，发现这一家子还有一群这样的元素（锗碳等）。

Si然后经过“火化”“拉皮”“抽脂”等“美容”操作之后，就可以完成“如花”到“志玲”的蜕变，这个过程如下：

2 wafer

wafer的中文名字叫硅片，但是实际上经常被称为晶圆，是高纯度结晶硅的薄片，晶圆是制造芯片的基础材料，通常是由高纯度硅制成的圆形薄片。其直径有多种规格，如8英寸（200毫米）、12英寸（300毫米）等等。wafer是制作芯片的起点，然后就需要在wafer上通过一堆工艺步骤（如下图），经过n次循环操作，在其上就形成n个长得一模一样的电路，即晶粒，也就是“die”。

3 die

“die”，又常被叫做"bare die",即裸芯片，是在foundry（加工厂）生产出来的晶圆经过切割测试后没有经过封装的芯片，其上包含了完整的电路，，这种裸片上只有用于封装的压焊点（pad），是不能直接应用于实际电路当中的。然而裸片极易受外部环境的温度、杂质和物理作用力的影响，很容易遭到破坏，所以必须封入一个密闭空间内，引出相应的引脚，才能作为一个基本的元器件使用。

裸片可以通过绑定(bonding)将芯片内部电路用金线与封装管脚连接。绑定后用黑色胶体将芯片封装。一般这样会比使用封装后的芯片节省成本。

这里另外还有一个问题，那就是为什么这个未封装的芯片叫做die呢？这其实跟咱们平时知道的意思不太一样，并且关于这个词语有多种不同的说法：

l“die”起源于德语“Drahtzug”，但是该词意思是拉丝，用于调节金属线的直径和精度，与芯片没有明显的联系；

l“die”源自“diced”，diced是切成小方块的意思，但是有个疑问就是这个diced本身就没有多长，没有必要缩写成“die”，所以也不是很合适；

l“die”本身具有模具、冲模、压模的意思（a shaped piece or mould (= hollow container) made of metal or other hard material, used to shape or put a pattern on metal or plastic），而模具是一种具有特殊形状或带有图案的金属块，用于塑造其他金属片或者材料的形状，或用于在纸或皮革上制作图案等。而这一定义与芯片制作过程非常类似，芯片通常由硅片或其他半导体材料制成，其表面经过复杂的处理蚀刻，形成所需的电路图案，然后通过反复的蚀刻，最终形成具有一定功能的芯片，从而实现芯片的制造，这种说法比较靠谱些感觉。

当然，关于“die”的说法仁者见仁，对于硅农们来说，知道是从wafer上“抠”下来的芯片即可。

4 chip

die从wafer上“抠”下来之后，一般情况下不能直接使用，这是因为如果不对die进行封装（package），那么die在使用过程中非常容易受损，因此，在die从wafer上切割下来之后，都会封装起来，形成完整的芯片（chip），一方面可以防止芯片受损，起到保护芯片性能、便于运输的作用，另一方面也可以通过互连，把芯片组件/电路模块连接起来，同时还可以在封装内增加一些额外的电路元件。

5 cell

cell是比die更小的结构，通常用于描述die中不同功能区域，如下图中的“白框框”，例如：功耗管理单元、时钟管理单元等。

6 chiplet

chiplet的中文意思是“芯粒（中科院计算所韩银和等2020年时建议将Chiplet翻译为芯粒）”，是指预先制造好、具有特定功能、可组合集成的晶片（die），实现了一种硅片级的重用，chiplet就是把不同功能的裸芯片（die），运用高级封装技术（2.5D/3D/Fanout等）在一个封装里重组成一个庞大复杂的系统，以此降低芯片总成本，实际上也就是一种Die-to-Die的技术。其中某些裸芯片不用使用最高端的wafer制程，也就是在一颗芯片中可以实现不同工艺die的共生。可能有人会说这不是跟SIP一样了么？其实chiplet和SIP概念不一样，chiplet 并不是一种封装类型或技术，而是一种芯片设计模式。而要实现chiplet 这种新的IP重用模式，先进封装技术（2.5D/3D/Fanout等）是基础，而且chiplet 需要全芯片产业链（芯片设计/晶圆代工/封测代工/EDA）的共同协同推动。

7 devie

“devie”的本意是“设备，装置”。“devie”在半导体行业中通常指的是一个完成的、功能性的单元，可以是一个单独的芯片或是一个集成了多个芯片的模块或者系统，更侧重于功能和应用。