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前兩天網(wǎng)絡(luò)瘋傳華為開發(fā)7nm工藝的麒麟980處理器投入了3億美元，也就是20億人民幣，這還只是芯片的開發(fā)、驗(yàn)證、測(cè)試費(fèi)用，沒有算入芯片的生產(chǎn)制造費(fèi)用。很多粉絲倒是為了華為如此大手筆投入興奮，其實(shí)這事不是華為愿意花錢，而是先進(jìn)工藝的半導(dǎo)體芯片研發(fā)投資越來越高，7nm芯片開發(fā)真的需要3億美元，這個(gè)成本要比16/14nm節(jié)點(diǎn)高出一倍，而未來的5nm工藝芯片研發(fā)耗資需要5.4億美元，3nm工藝就更燒錢了，工藝研發(fā)就需要40-50億美元，晶圓廠建設(shè)需要150億美元。
看過超能網(wǎng)科普的讀者應(yīng)該了解半導(dǎo)體工藝越先進(jìn)，制造出來的芯片性能越好，功耗越低，核心面積更小，成本更低——前面三個(gè)優(yōu)點(diǎn)沒什么問題，成本更低這個(gè)是針對(duì)核心面積減少，同樣的晶圓下生產(chǎn)出來的芯片更多，這樣會(huì)降低成本。
但是，芯片自身的成本只是整個(gè)芯片研發(fā)生產(chǎn)測(cè)試環(huán)節(jié)中的一部分，如果考慮總成本的話，先進(jìn)工藝能不能降低成本就是另外一回事了，因?yàn)樵较冗M(jìn)的工藝制造難度也越高，導(dǎo)致從設(shè)計(jì)到生產(chǎn)再到封裝測(cè)試都要花更多的錢，這個(gè)成本增長(zhǎng)對(duì)芯片廠商來說更為重要，這個(gè)問題在28nm節(jié)點(diǎn)之后越來越嚴(yán)重，極大地提高了先進(jìn)工藝的門檻。
老讀者可能還記得這么一件事，在28nm節(jié)點(diǎn)上AMD首發(fā)了GCN架構(gòu)的顯卡，NVIDIA的進(jìn)度比AMD要晚幾個(gè)月，2012年網(wǎng)上曝光了一份NVIDIA的PPT資料，他們就提到了28nm工藝的種種不足，尤其是在成本上，28nm工藝帶來的成本優(yōu)勢(shì)在減少。從這一點(diǎn)可以看出，業(yè)界在新工藝的成本上的擔(dān)心是很多年前就在討論的了，只不過這個(gè)問題一直沒法解決，先進(jìn)工藝所需要的投入成本越來越大。
在之前的IEDM會(huì)議上，AMD提到了一個(gè)例子，以制造同樣250mm2的晶圓核心為例子，對(duì)比了45nm到7nm工藝的成本，45nm工藝的成本為100%基準(zhǔn)的話，28nm工藝的成本大概是1.8，20nm節(jié)點(diǎn)是2.0，14/16nm節(jié)點(diǎn)略高于2.0，但是到了7nm節(jié)點(diǎn)，成本就增長(zhǎng)到了4.0，相比現(xiàn)在的14/16nm工藝成本翻倍。
當(dāng)然，即便成本翻倍了，AMD還是決定了押注7nm工藝，此前CTO已經(jīng)如此表態(tài)了，7nm是他們的一個(gè)重大戰(zhàn)略決策。
AMD舉的例子中雖然意味著7nm工藝的晶圓核心成本翻倍，不過考慮到7nm工藝相比14/16nm工藝晶體管密度翻倍，再加上能效、性能的改進(jìn)，這個(gè)結(jié)果似乎還不壞。不過上面的芯片成本依然只是部分成本，而且相對(duì)成本讓人沒什么感覺，那看看具體的數(shù)字吧。
在先進(jìn)工藝成本上，專業(yè)的Semiengingeering網(wǎng)站之前刊發(fā)過一篇文章，介紹了不同工藝下開發(fā)芯片所需要的費(fèi)用，其中28nm節(jié)點(diǎn)上開發(fā)芯片只要5130萬美元投入，16nm節(jié)點(diǎn)需要1億美元，7nm節(jié)點(diǎn)需要2.97億美元，前兩天網(wǎng)上傳聞的麒麟980開發(fā)需要3億美元的根源就在這里。
到了5nm節(jié)點(diǎn)，開發(fā)芯片的費(fèi)用將達(dá)到5.42億美元，3nm節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)還沒有，大概是因?yàn)?nm現(xiàn)在還在研發(fā)初期，不好估算，但是從這個(gè)趨勢(shì)來看，3nm芯片研發(fā)費(fèi)用超過10億美元也不會(huì)讓人驚訝。
上述費(fèi)用其實(shí)還不是全部的芯片開發(fā)費(fèi)用，只是包含了芯片的IP授權(quán)、架構(gòu)、驗(yàn)證、所用的軟件工具等等費(fèi)用。賽靈思在研發(fā)代號(hào)Everest的7nm工藝的FPGA芯片時(shí)提到他們費(fèi)時(shí)4年，動(dòng)用了1500名工程師才開發(fā)成功，項(xiàng)目耗資超過10億美元。
賽靈思的FPGA芯片已經(jīng)如此，想想更復(fù)雜的高端CPU、GPU芯片所需要的投資吧。
此外，除了研發(fā)投入高，先進(jìn)工藝的晶圓廠投資也是直線上升，SI網(wǎng)站援引IBS機(jī)構(gòu)的數(shù)據(jù)稱，3nm制程工藝的研發(fā)投入就要40-50億美元，而建設(shè)一座產(chǎn)能4萬片晶圓/月的工廠還要投資150億美元，這也解釋了為什么臺(tái)積電此前宣布的3nm晶圓廠需要200億美元投資的原因了。 該文觀點(diǎn)僅代表作者本人，如有文章來源系網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)載，本網(wǎng)系信息發(fā)布平臺(tái)，如有侵權(quán)，請(qǐng)聯(lián)系本網(wǎng)及時(shí)刪除。
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