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【芯片成本】一顆“芯”的代價
發布時間:2016/5/3 16:00:48 點擊數:1001

作為電子產業鏈上的一員,無論是芯片的設計者,生產者,測試者,使用者都很想了解清楚一顆芯片的成本究竟由哪幾個部分構成。讓我們一起扒一扒一顆“芯”的代價到底有多少?

三個方麵 (1)芯片本身單片所包含的成本;(2)芯片設計過程中所用的花費;(3)非一次性的芯片設計所需要的設備和開發環境等費用。
1  芯片本身成本

芯片本身單片所包含的成本,主要由芯片單片的麵積也就是die(裸片)的麵積決定。采用不同的工藝,例如65nm,40nm或者28nm對應的die的麵積是不同,對應的wafer(晶元)的價格是不同。其中wafer的價格本身也是跟芯片設計本身的複雜度相關的,有多少層的mask(掩膜),有多少層的metal(金屬層)等。

上述硬成本還需要考慮良率的問題,Wafer(晶元)切出來之後,良率不同,單片好的die(裸片)的成本又不同了。例如良率能達到90%和隻能達到70%,對於單個wafer(晶元)同樣切得900片的合格的單die(裸片)的成本就有了9:7的差異。

說了硬成本和良率,還有一個很重要的就是IP。這顆芯片裏麵有多少IP是買的別人家的,例如ARM。有的IP是一次性支付的,不考慮在芯片單片成本中。但是有的IP例如ARM不僅僅是有NRE(一次性工程費用)的,還有單片每片所需要交的Royalty(專利使用費)。這個Royalty(專利使用費)可能是固定的數目,也可能是一個百分比,不管怎樣,都是直接疊加在單片芯片的成本上的。所以這部分不能小瞧,例如一顆芯片硬成本$1,售價$2,考慮其中有好幾毛是IP的Royalty(專利使用費)喲。這個IP有的時候還不僅僅是硬件的部分,還有可能是軟件喲,例如JAVA。所以IP這個授權的商業模式,在單片規模複製的過程中,實際上不斷地再給授權方印鈔票喲。(說到此處,不免感歎幾句。如今國內大力發展集成電路產品,可知咱們的芯片設計公司處於的階段基本上都是購買一堆IP集成的階段,而主要的IP vendor都是國外的老牌公司,還是在跟他們打工呀~)。

芯片die(裸片)出貨後,需要進行封裝和測試方可得到都合格的芯片。封裝和測試單片的費用也應該計入最終芯片成本中。封裝測試過程會修改良率,這個良率的計算可以放到這個階段之後。

因此,小結一下公式如下:

單片芯片成本=(某工藝某foundry對應的wafer的價格 / 一個wafer可以切出來的芯片die的個數+封裝和測試單片的費用)/ 良率 + IP的Royalty
2  芯片設計成本

首先是設計者們的工資了,甚至還有的是外包的設計服務費用。然後是購買許多IP所需要的一次性花費。又提到IP了,因為這部分可不是小數目。DDR/USB/GMAC/WIFI/BLUETOOTH等等這些IP都不是花小錢就能買到的,動輒幾個M的人民幣。芯片生產環節需要的花費,例如MASK的費用,測試機台設計費用,封裝設計費用等等。MASK的設計費用,跟芯片設計直接相關,采用什麽工藝,多少層構成等因素。封裝設計費用也跟設計相關,用什麽封裝形式,是否將多個die封裝在一起等等因素。這些費用看起來是一次性的,加在一次都不是小數目。這就是為什麽一顆芯片如果賣不到百萬級的數量,芯片設計公司一般不敢下決心做。初期大規模的資金投入才可以得到一顆顆可以複製的芯片。依靠每顆芯片微薄的利潤慢慢地才能將初期投入在幾十萬甚至幾百萬的銷量點,才平衡回來。
3  芯片設備和研發環境

最後說說非一次性的芯片設計所需要的設備和開發環境等費用。例如芯片前端設計的仿真環境,低功耗流程設計工具,時序仿真工具,芯片後端設計的工具等等。這些工具同樣是價格不菲,且也都來自那麽兩個巨大的外國公司。測試設備的投入,例如信號源,頻譜儀,邏輯分析儀。做通信係統芯片的尤其還需要各種係統仿真器等。跟隨3GPP的版本演進,儀器也需要不斷升級等費用。這些花費不能完全計入某一顆芯片的成本中了,但是現如今芯片設計公司也都需要購置的。

文章來源:今日北鬥 


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