03.04 芯片流片为何比量产贵?需要新建生产线吗?

隔壁啊个老王


一颗芯片从设计到量产,最贵的地方就在于流片环节了,因为当芯片完全设计出来以后需要按照图纸在晶圆上进行蚀刻,才用什么样的制程工艺,多大尺寸的晶圆,芯片的复杂程度都会影响这颗芯片的流片成功率和成本,而且许多芯片都不是一次就能流片成功的,往往需要进行多次流片才能获得较为理想的效果,但是这些失败流片也都是一笔费用。

芯片设计和芯片制造一般都不在同一家厂商,像英特尔这样同时具备芯片设计和制造的少之又少,比如华为的麒麟芯片就需要交给台积电来代工制造,而且越先进的制程工艺流片费用越高,据说麒麟985用台积电7nm EUV工艺的流片费用至少在3000万美元,这就是因为越先进的工艺流片风险和费用越大,如果是采用16nm或者28nm较老工艺的芯片,那么流片费用也会大大降低,可能几百万美元就足够了。

如果一颗芯片流片成功,良品率也达标,那就可以进入量产环节,芯片量产后就相当于复制粘贴一般(当然实际也没这么简单),一颗颗相同的芯片就会快速的在晶圆上不断的蚀刻并切割出来,经过测试后正常芯片就会进入封装环节,而有瑕疵的芯片就可能被废弃,量产环节成本大大降低,只要产量足够大,原本高昂的流片成本就可以被巨大的数量平摊,成本就会不断降低,即使是扩展生产线,只要数量达到一定级别,额外生产线的费用不算什么。


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流片其实是芯片生产过程中最为重要的一环,比光刻还重要。光刻只是决定了每一个硅半导体开关直接的最小距离,而形成这一距离就需要流片腐蚀,腐蚀完成还有填充隔离材料,添加导电材料,这样一系列工艺下来,才能形成栅格完成芯片初步制造。

试流片很贵,是因为每一次流片时,需要大量的化学溶液,清洗液,定影液,显影液,洗消液,腐蚀液,洗消液,填充液,洗消液,导电液,定影液,显影液,洗消液,清洗液等,堆层跟这个类似,只不过需要腐蚀出穿空,以便层与层之间,可以导电连通。其中每一种化学溶液都是保密配方,特殊调配,价格昂,同时都是剧毒物质。基本上是一次性使用,很难回收再来利用。制备需求不同,配方也就不同。

一千克几百美元或上千美元,几吨或几十吨下来,价格是相当的惊人。

流片成功与否,还在与硅晶体生成时的稳定性及流片池的稳定性。每一张硅晶片照片时,每一个将来的芯片,都是人模人样。可是,一旦进入腐蚀池,洗消池就原形毕露。不稳定的硅就被腐蚀洗消掉了,成了麻子脸坑坑洼洼的。

等整张硅晶圆片,流片,切割,检测完成后。那些麻子脸,能用的就成了中低端产品。长得好,体质强的成了高端,长得一般,体质还行,成了中端产品。实在不行的,只能报废处理。计算核心还能用的,那就是新产品咯。

开核福利,基本没能耐。一般都硬件屏蔽了,就是没有导线连通,都已经从新东方毕业了。庖丁解肉,刀法凌厉。想开也可以,除非你能逆向无损拆解,把那些有瑕疵的单元连通,再原样封装起来。不过,也许你会白忙活一场。有瑕疵,就意味着不能正常运行。噗,烧了!

台积电和三星的流片工艺,只能说是中规中矩,没有英特强。这也就是英特带K字头CPU,很能超频的原因。光刻,只能让你在一个小地方堆更多的东西。优秀的流片工艺,才能让你实现这个目标的同时,还能减少传导损耗,高频率,多层堆叠。

硅晶体的生成工艺,目前也就只能想法加大直径,至于晶体稳定性,只能交给老天爷了。


虎王73699653


1、有一个概念需要清楚一下,一个试生产,一个是量产,试产的过程中需要人员来调试产线,针对产品来优化产线,也可以说是完全的新建一条产线;量产是已经调试好了产线,已经可以达到生产的地步,过程中只需要注意改进的点,基本不会大变。

2、由此而来,流片就是试产,对于生产企业来说,试产我要人员调试,时间不定,不亏钱的前提下,费用肯定是比量产要高;量产的话,是已经得知了每道工序的耗费时常以及生产成本,量大只要能保证一定的利润率在内就可以。

3、芯片行业的生产流片与传统电子行业不同,如流片需要光罩、蚀刻等费用很高,如果采用先进的生产工艺如14nm、7nm产线除了高费用,还要公司规模足够大才会有生产厂商来接受定制,如果流片中出现工序失败导致流片失效,更改与改进工艺将耗费更高。

针对以上几点,不只是芯片很多产品的试产费用都比较高,量产费用会相对合理。


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可能很多人都奇怪,为什么芯片流片越来越贵,而生产出来芯片成本却没那么高?这是因为流片就是“试生产”,设计和生产线都是最新的,而流片并不能保证成功,所以出来的产品也不多,万一流片失败,一切得从头再来,这一切都是流片成本高的原因。

而芯片真正生产却完全不一样,生产线以及设计都已确定,这样固定成本已经稳定,接下来就看生产速度能有多快以及它总共能生产多少,生产得越多,平均下来成本就越低,这就造成了越先进的制程流片成本越高,而已经“过时”的制程成本越低,因为越新制程生产线价格越高,并且越容易流片失败 ,而成熟老旧的制程却不会这样。


书虫数码评


流片要专门做掩模板,还要等其他要流片的测试芯片一起以降低成本,工艺比批量生产复杂一些。


站烽


芯片设计相当于写剧本,流片相当于拍电影,芯片生产相当于拷贝影片!


新晴辛静


工业化的年代,产量决定成本!数量足够大,可以分摊,单体成本可以降低到一定水平!流片相当于做模具,成本必然高,量产过之后,大量单体无限分担成本,必然便宜!


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