芯片制造領域什麽叫流片

芯片制造領域什麽叫流片10 2022-01-02 21:14:52

前面的回答,要麽不深入,沒有說清楚芯片流片爲什麽貴,要麽完全跑偏了,認爲流片比光刻還重要,拜托,流片也需要光刻,沒有光刻,哪來的芯片?所以忍不住來補一發了。

關于流片,芯片設計行業有許多傳說,而且一個比一個精彩刺激:一次流片成功的,老板的心情類似于買雙色球中一等獎;兩叁次流片還不成功的,老板只能宣布關門。

開場完畢,進入正題:什麽是流片?

這麽說吧,你帶領團隊辛辛苦苦設計了一款芯片,盡管用軟件驗證過,看起來沒啥問題,但還是不敢拍胸脯保證,怎麽辦?找晶圓代工廠小批量試制,封裝、測試,找BUG,根據BUG修改設計。

這個小批量試制芯片就是流片。

可以看出,流片的作用主要有兩個:

  1. 找設計BUG,防止在大批量生産時BUG暴露,帶來不可挽回的損失;

  2. 驗證設計功能是否實現,或者實現了多少。

既然流片是正式生産前的試生産,爲什麽會那麽貴?

因爲芯片生産不同于普通制造業。普通制造業比如生産汽車、家電,要造原型機,花費主要在零配件制造,裝配的成本並不高,如果零配件可以通用的化,原型機的生産成本還會更低。

但是,芯片生産是沒有零配件一說的,是按設計版圖,一次制造完成,生産10片芯片和生産1千萬片同樣的芯片,需要的生産流程、動用的機器設備完全一樣,所以:

流片何止是貴,流一次片就相當于燒一遍老板的錢包!

在流片的成本細項中,機器設備使用成本、化學藥液費用等都不是大頭,這才幾個錢啊!

以現在最貴最先進的EUV光刻機來說,每年折舊費用大約1.4億元人民幣,每小時折舊費用大約是15982元,以此估算,1台EUV光刻機的開機費每小時大約3.2萬元(按100%毛利估算)。

而1台EUV光刻機的量産吞吐量爲每小時光刻250片12英寸晶圓,每片晶圓至少可以切割300個die(未封裝的芯片內核)。

也就是說,流片的話,光刻機工作1小時的産量就綽綽有余,完全能夠滿足流片的驗證需求。換句話說,光刻機使用費用並不是流片的成本大頭。

那麽,流片的成本大頭在哪兒呢?答案是掩膜(Mask)!

簡單說,掩膜就是光刻加工模板,相當于膠片照相機時代的底片,上面是密密麻麻的芯片電路。光刻機的工作就是將掩膜上的電路圖,由光刻膠轉寫-顯影,再刻蝕之後,轉移到硅片上。

現在生産高檔芯片用到的掩膜是非常昂貴的,一塊EUV掩膜版的價格大約是500萬美元,是DUV掩膜版的8倍。隨著EUV光刻技術進入量産階段,相應的掩膜版價格也在降低,但最低也在200萬美元/片左右。



由于高檔芯片內部結構複雜,多采用多層布線結構,每一層都需要2到4張掩膜,因此一套芯片大概需要超過10張掩膜。按此估算,像麒麟990種需要EUV光刻技術的芯片,一次流片僅掩膜就要燒掉至少2000萬美元,骁龍765或麒麟810采用DUV光刻技術的芯片,一次流片要燒掉掩膜費大約625萬美元。

當然,中低檔芯片的掩膜費沒這麽貴,但流一次片的掩膜花費也要好幾百萬元人民幣起步。對小的芯片設計公司來說,這特麽不是一般的貴,是要命的貴。

對大的芯片設計公司來說,雖然家底厚,但也經不住反複流片的燒錢。某國産手機的芯片據說流片5次也未成功,到現在也未推出第2代,團隊重組,大概燒錢太多,老板受不了了。

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