一、芯片為什么要用單晶硅

芯片就是把一個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，需要實現(xiàn)從多晶到單晶的轉(zhuǎn)變，即原子由液相的隨機排列直接轉(zhuǎn)變?yōu)橛行蜿嚵?，由不對稱結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變?yōu)閷ΨQ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逐漸完成的，為實現(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。