揭秘芯片流片:为什么动辄花费数亿元?
揭秘芯片流片:为什么动辄花费数亿元?
芯片设计公司为何追求首次流片就成功?为什么许多公司在流片过程中就消失了?流片的风险和成本究竟有多大?本文将为您详细解析流片的费用构成及其重要性。
流片,即芯片的“试生产”,是集成电路领域不可或缺的生产环节。其主要目的是测试集成电路设计是否成功,检验每一个工艺步骤的可行性,以及验证电路是否满足规格要求的性能和功能。
如果流片成功,就可以进入大规模生产阶段;如果流片失败,则可能需要优化设计,甚至导致项目搁浅或公司倒闭。对于IC设计公司来说,流片费用是研发成本中的重要组成部分,从几十万到数亿元不等。
流片费用为何如此高昂?
流片的主要成本来自于晶圆(wafer)和掩模板(mask)的制作。
晶圆成本
以台积电的代工价目表为例,最先进的3nm制程每片晶圆的报价高达19865美元,约合人民币14.2万元。
图片来源:The Information Network
仅从晶圆代工价格来看,还不足以解释动辄数千万的流片费用。这就要提到“层层叠加”的掩模板了。
掩模板成本
掩模板在芯片制造中扮演着至关重要的角色,其作用类似于胶片照相机中的底片。掩模板的质量直接影响光刻的质量。由于芯片电路是多层次的,每次光刻都需要一块掩模板。具体层数随工艺节点而变化:28nm大约需要40层,14nm大约需要60层,而7nm工艺则需要80层甚至更多。
据报道,台积电5nm工艺的全光罩流片费用大约为3亿元人民币。掩模板的数量越多,说明芯片规模越大、越复杂,成本也就越高。
流片方式
Full Mask(全掩膜):适用于设计有把握成功且准备大批量生产的公司。这种方式成本高昂,但能确保设计的完整性和一致性。
MPW(多项目晶圆):适用于资金有限的公司或高校,或者产品首次流片没有足够把握的情况。通过多个项目共享晶圆,可以将流片费用降低90%。
除了上述主要成本外,设备和技术研发投资、人力和维护成本也会分摊到芯片制造中。此外,重新流片需要重复一系列工艺步骤,导致成本翻倍。即使流片成功,也可能面临市场变化或竞争对手抢先占领市场的风险。
对于盈利的商业公司来说,流片风险已相当大;对于经费有限的高校而言,流片更是难上加难。因此,流片不仅考验技术实力,更考验企业的综合运营能力。