做一颗芯片为什么这么贵?

做一颗芯片为什么这么贵?

集成电路的成本一般分为两个部分,固定成本和可变成本。

总成本=固定成本+可变成本。

固定成本包括,IP license费用,EDA工具的费用,服务器的费用,流片的MASK(掩膜版)的费用,FPGA开发板及测试仪器费用,封装测试费用,所有研发人员工资,市场、销售、房租、公司日常管理开销运营的等等费用,

固定成本与销售量也就是产品售出的数量无关,因为即使你产品最后生产出来了,但是卖不出去,你这部分钱已经花出去了,所以是固定要输出的成本。

芯片的可变成本=单颗芯片可变成本 * 芯片出货量

单颗芯片的可变成本=IP royalty (版税)+ 封装成本 + 测试成本+芯片成本

有些IP厂商收取专利费的模式,除了收取IP固定的授权费,而且等芯片出货后还按每个芯片收取费用,这就是IP royalty,按单芯片固定金额,更或者按芯片总价的百分比收取。

芯片成本=wafer成本 / (DPW * Yield)成品率

wafer就是晶圆,DPW(Die per wafer)每一个wafer上能够切割的die(芯片)的个数。理论上来说,每片wafer上芯片的个数可以用wafer的面积除以芯片面积,但是实际情况并不完全是这样,因为wafer是圆的嘛,芯片的是方的,你最边上的一圈边角料出来的芯片肯定是用不了的么。当然wafer的尺寸也是越来越大,所以每批生产可以得到更多的芯片。还与Yield良率有关,芯片从晶圆上切割下来,肯定有些是废片。合格的数量占晶圆上切割下来总数的百分比成为良率。

同一颗晶圆上出来的芯片,性能也不是完全一样的,我们都知道intel的芯片系列后缀都有很多标识,同样是i7,有些后缀性能就强,有些就弱,卖不同的价格。

经过粗略的计算,以上这些都加起来就构成了芯片的总成本。

芯片总成本

其中最贵的部分就是流片了,流片就是试生产,先生产小批量的一部分,回片进行测试,保证功能没有大问题,小bug能用软件绕开就绕开,实在不行就做ECO,硅后ECO阶段会非常贵。然后就可以大规模的量产。

流片主要是贵在Mask,也就是掩模版,这个东西的原材料不值钱,但制造它的机器特别贵,所以到手的Mask十分贵,所以就产生了一种新模式来帮一些小公司或学术机构分摊成本,这个模式叫做MPW,全称为Muti Project Wafer意思是多项目晶圆,可以理解为拼多多的形式,大家一起拼单流片(不仅晶圆厂有专人负责这类业务,还有专业的中介公司,组织设计公司一起流片,当然前提是在同一种工艺下),Mask的贵,号称几片石英玻璃=魔都一套房,不是开玩笑的。

等芯片量产后,就可以根据出货量来分摊流片的成本,比如说,你mask的费用是1000万美金,但芯片的出货量有500万片,那么分摊到单个芯片的成本就是2美金。所以出货量越大,回本的速度就越快,甚至可以赚更多的钱。

也就是有一些说法,造芯片就像印钱,点沙成金嘛。当然这是理想的情况下。众所周知,芯片行业是一个竞争残酷而且薄利的行业,你的产品能晚竞争对手上市三个月,你可能就会丢掉非常多的市场份额,流片风险也非常大,如果失败,再来一次,这就是要花成倍的钱,真是顶着卖“白面”的风险,赚着卖白菜的钱。所以芯片行业的生存法则就是,行业老大吃肉,老二喝汤,剩下的只能喝西北风了。喝西北风居然还是个成语。

我们传统的芯片厂商引以为豪的就是first chip manufacture,可以理解为第一版量产,所以在IC设计工程上,通常是80%采用现有成熟的设计和IP方案,做20%的更新,万物基于”二八定律“么,除了第一版肯定是从无到有的全新。所以说芯片设计就是一种模式设计,从功能规则制定到最终流片及验证,若完全遵循一整套业内公认的设计方法学,芯片必然能够成功。

半导体公司从传统的IDM走到Fabless模式,已经算是“轻资产”了,甚至现在还出现了很多芯片设计服务公司,简单来说,就是外包。这样的公司只需要承担人力成本,而不需要承担流片的风险。所以出现的这种新的模式,Designless-Fabless模式,由大厂或合作的方式定义芯片产品,然后由设计服务公司完成部分设计或验证,最后由大厂或合作公司自己承担流片成本。

虽然说芯片行业在美国是夕阳产业,硅谷已早已无硅,但是在国内,芯片作为信息技术产业的基石,被别人卡脖子的对象,所以芯片公司也越来越多,再加上越来越多的互联网公司和系统厂商也进入半导体行业,对于我们普通的从业者来说,也算是好事,可能选择的机会会更多一点,而且毕竟大厂也都不差钱嘛。

本期视频主要是从fabless设计的角度谈芯片成本,关于制造领域的了解并不多,希望可以多多交流,总之,做芯片不容易,情怀也可以谈,同时也要保持冷静独立思考,做好自己的分内,我们的征途是星辰大海。

好了今天这期视频就到这里了,如果你感觉这期视频还不错的话,希望能给我三连一下,这将会对我是一个比较大的帮助,我们下期视频再见。

Reference

https://zhuanlan.zhihu.com/p/39666948

https://zhuanlan.zhihu.com/p/21416517

http://114.55.93.248/articles/aLZDo9yK

NingHeChuan wechat
欢迎您扫一扫上面的微信公众号,订阅我的博客!