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一枚芯片的实际成本到底是多少

2020-05-28 收购库存 资讯动态 208

集成电路芯片产业链的特点是赢者通吃,像Intel那样的大佬,顶峰阶段的盈利能够 达到60%。

那麼,相对性应动则好几百、上1000元的CPU,它的计划成本究竟多少钱呢?

芯片的硬件配置成本费组成

芯片的成本费包含芯片的硬件配置成本费和芯片的设计方案成本费。

芯片硬件配置成本费包含芯片成本费+掩膜成本费+检测成本费+封裝成本费四一部分(像ARM势力的IC设计创意公司要付款给ARM设计方案产品研发费及其每一片芯片的稿酬,但小编这儿关键叙述独立CPU和Intel那样的大佬,将选购IP的成本费省掉),并且也要去除这些检测封裝废片。

用公式计算表述为:芯片硬件配置成本费=(芯片成本费+检测成本费+封裝成本费+掩膜成本费)/最后产出率

对所述名字做一个简易的表述,便捷广大群众了解,内行人的能够 绕过。

从二氧化硅到销售市场上售卖的芯片,要历经制得工业硅、制得电子器件硅、再开展激光切割打磨抛光制得圆晶。圆晶是生产制造芯片的原料,芯片成本费能够 了解为每一片芯片常用的原材料(硅单晶)的成本费。一般状况下,非常是生产量充足大,并且有着独立专利权,以亿为企业批量生产来测算得话,芯片成本费占有率最大。但是也是有列外,在接下去的封裝成本费中详细介绍奇怪的事例。

封裝是将衬底、核心、散热器层叠在一起,就产生了大伙儿平时看到的CPU,封裝成本费就是这个过程中所必须的资产。在生产量极大的一般状况下,封裝成本费一般占硬件配置成本费的5%-25%上下,但是IBM的一些芯片封裝成本费占固定成本一半左右,听说最大的曾做到过70%......

检测能够 辨别出每一颗CPU的重要特点,例如最大頻率、功能损耗、热值等,并决策CPU的级别,例如将一堆芯片分类整理为:I54460、I54590、I54690、I54690K等,以后Intel就可以依据不一样的级别,给出不一样的市场价。但是,假如芯片生产量充足大得话,检测成本费能够 忽略。

掩膜成本费便是选用不一样的工艺加工工艺所必须的成本费,像40/28nm的加工工艺早已十分完善,成本费也低——40nm低能耗加工工艺的掩膜成本费为二百万美金;28nmSOI加工工艺为400万美金;28nmHKMG成本费为六百万美金。

一枚芯片的实际成本到底是多少

(光刻技术掩膜台曝出)

但是,在优秀的工艺加工工艺面世之初,消耗则甚为颇丰——在2017年刚出現14nm工艺时,其掩膜成本费为三亿美金(伴随着時间的变化和台积电、三星把握14/16nm工艺,如今的价钱应当不容易那么贵);而Intel已经产品研发的10nm工艺。依据Intel官方网估计,掩膜成本费最少必须10亿美金。但是假如芯片以亿为企业批量生产得话(好像iPhone每一年手机上+平板电脑的销售量上亿),就算掩膜成本增加达10亿美金,平摊到每一片芯片上,其成本费也就20美元。而这从另一方面体现了为什么像iPhone那样的大佬选用台积电、三星最优秀,也是较贵的工艺加工工艺,依然能挣大钱,这就是为何IC设计方案具备赢者通吃的特点。

像代工企业要开展的光刻、蚀刻工艺、离子注入、金属材料堆积、金属材料层、互联、圆晶检测与激光切割、关键封裝、级别检测等流程必须的成本费,及其光刻技术、刻蚀机、减薄机、划片机、装片机、引线键合机、倒攒机等生产制造设备折旧成本费都被算入检测成本费、封裝成本费、掩膜成本费中,就沒有必需再行测算了。

芯片的成本费

因为在将圆晶生产加工、切成芯片的情况下,并并不是能确保100%利用率的,因此存有一个产出率的难题,因此芯片的成本费用公式计算表明便是:

芯片的成本费=圆晶的成本费/(每片晶圆的芯片数*芯片产出率)

一枚芯片的实际成本到底是多少

因为圆晶是环形的,而芯片是矩形框的,必定造成一些边角余料会被奢侈浪费掉,因此每一个圆晶可以激光切割出的芯片数就不可以简易的用晶圆的面积除于芯片的总面积,只是要选用下列公式计算:

每一个圆晶的芯片数=(晶圆的面积/芯片的总面积)-(晶圆的周长/(2*芯片总面积)的开方数)

芯片的产出率和加工工艺复杂性、企业总面积的缺点数密切相关,芯片的产出率用企业表述为:

芯片的产出率=(1+B*芯片成本费/A)的(-A三次方)

A是加工工艺复杂性,例如某选用40nm低能耗加工工艺的独立CPU-X的复杂性为2~3中间;

B是企业总面积的缺点数,选用40nm工艺的独立CPU-X的企业总面积的缺点标值为0.4~0.6中间。

假定独立CPU-X的约长为15.8毫米,宽约为12.8毫米,(宽高比为37:30,操纵一个四核芯片的宽高比在这个占比并不非常容易)总面积约为200立方毫米(为便捷测算把零头除掉了)。一个12寸的圆晶有8万立方毫米上下,因此一个圆晶能够 放299个独立CPU-X,芯片产出率的公式计算中,将a=3,b=0.5带到开展测算,芯片产出率为49%,换句话说一个12寸圆晶能够 搞出146个好芯片,而一片十二寸圆晶的价钱为4000美金,平摊到每一片芯片上,成本费为28美元。

芯片硬件配置成本费

测算封裝和检测的成本费这一沒有实际的公式计算,仅仅检测的价钱大概和针角数的二次方正比,封裝的成本费大概和针角乘功能损耗的三次方正比......假如CPU-X选用40nm低能耗加工工艺的独立芯片,其检测成本费约为2美元,封裝成本费约为6美元。

一枚芯片的实际成本到底是多少

(芯片的封装类型,之上两图都比较历史悠久了)

因40nm低能耗加工工艺掩膜成本费为二百万美金,假如该独立CPU-X的销售量做到十万片,则掩膜成本费为20美元,将检测成本费=2美元,封裝成本费=6美元,芯片成本费=28美元带入公式计算,则芯片硬件配置成本费=(20+2+6)/0.49+28=85美元

独立CPU-X的硬件配置成本费为85美元。

假如独立CPU-Y选用28nmSOI加工工艺,芯片总面积估计为140立方毫米,则能够 激光切割出495个CPU,因为28nm和40nm加工工艺一样,都归属于十分完善的技术,激光切割成本费的危害寥寥无几,因而圆晶价钱能够 依然以4000万美金测算,芯片产出率一样以49%的来测算,一个12寸圆晶能够 激光切割出242片芯片,每一片芯片的成本费为16美元。

假如独立CPU-X生产量为十万,则掩膜成本费为40美元,依照封装测试约占芯片固定成本的20%、芯片产出率为49%来测算,芯片的硬件配置成本费为122美金。

假如该独立芯片生产量为一百万,则掩膜成本费为4美元,依照封装测试约占芯片固定成本的20%来,最后产品合格率为49%测算,芯片的硬件配置成本费为30美元。

假如该独立芯片生产量为一千万,则掩膜成本费为0.4美元,照封装测试约占芯片固定成本的20%来,最后产品合格率为49%测算,芯片的硬件配置成本费21美元。

不言而喻,在同样的生产量下,应用更优秀的工艺加工工艺会使芯片硬件配置成本费有所增加,但要是生产量充足大,本来昂贵的成本费就可以被极大的总数分摊,芯片的成本费就可以大幅度减少。

芯片的标价

硬件配置成本费比较好确立,但设计方案成本费就非常复杂了。这之中既包含技术工程师的薪水、EDA等开发环境的花费、机器设备花费、场所花费这些......此外,也有一大块是IP花费——如果是独立CPU到还行(某独立薄膜光学能够 做的没有第三方IP),如果是ARM势力IC设计创意公司,必须很多购入IP,这种IP价格比较贵,因而不大好将世界各国每家IC设计创意公司在设计方案上的成本费实际统一量化分析。

按国际性通用性的低赢利芯片设计创意公司的价格策略8:20标价法,也就是硬件配置成本费为8的状况下,标价为20,独立CPU-X在生产量为十万片的状况下市场价为212美金。别感觉这一标价高,实际上早已很低了,Intel一般价格策略为8:35,AMD在历史上曾做到过8:50......

在生产量为十万片的状况下,独立CPU-Y也选用8:20标价法,其市场价为305美金;

在生产量为一百万的状况下,独立CPU-Y也选用8:20标价法,其市场价为75美元;

在生产量为一千万的状况下,独立CPU-Y也选用8:20标价法,其市场价为52.五美元。

不难看出,要减少CPU的成本费/市场价,生产量尤为重要,而这也是Intel、iPhone能选用相对性而价格昂贵的工艺加工工艺,又能牟取经济利润的重要。



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