03.04 芯片流片為何比量產貴?需要新建生產線嗎?

隔壁啊個老王


一顆芯片從設計到量產,最貴的地方就在於流片環節了,因為當芯片完全設計出來以後需要按照圖紙在晶圓上進行蝕刻,才用什麼樣的製程工藝,多大尺寸的晶圓,芯片的複雜程度都會影響這顆芯片的流片成功率和成本,而且許多芯片都不是一次就能流片成功的,往往需要進行多次流片才能獲得較為理想的效果,但是這些失敗流片也都是一筆費用。

芯片設計和芯片製造一般都不在同一家廠商,像英特爾這樣同時具備芯片設計和製造的少之又少,比如華為的麒麟芯片就需要交給臺積電來代工製造,而且越先進的製程工藝流片費用越高,據說麒麟985用臺積電7nm EUV工藝的流片費用至少在3000萬美元,這就是因為越先進的工藝流片風險和費用越大,如果是採用16nm或者28nm較老工藝的芯片,那麼流片費用也會大大降低,可能幾百萬美元就足夠了。

如果一顆芯片流片成功,良品率也達標,那就可以進入量產環節,芯片量產後就相當於複製粘貼一般(當然實際也沒這麼簡單),一顆顆相同的芯片就會快速的在晶圓上不斷的蝕刻並切割出來,經過測試後正常芯片就會進入封裝環節,而有瑕疵的芯片就可能被廢棄,量產環節成本大大降低,只要產量足夠大,原本高昂的流片成本就可以被巨大的數量平攤,成本就會不斷降低,即使是擴展生產線,只要數量達到一定級別,額外生產線的費用不算什麼。


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流片其實是芯片生產過程中最為重要的一環,比光刻還重要。光刻只是決定了每一個硅半導體開關直接的最小距離,而形成這一距離就需要流片腐蝕,腐蝕完成還有填充隔離材料,添加導電材料,這樣一系列工藝下來,才能形成柵格完成芯片初步製造。

試流片很貴,是因為每一次流片時,需要大量的化學溶液,清洗液,定影液,顯影液,洗消液,腐蝕液,洗消液,填充液,洗消液,導電液,定影液,顯影液,洗消液,清洗液等,堆層跟這個類似,只不過需要腐蝕出穿空,以便層與層之間,可以導電連通。其中每一種化學溶液都是保密配方,特殊調配,價格昂,同時都是劇毒物質。基本上是一次性使用,很難回收再來利用。製備需求不同,配方也就不同。

一千克幾百美元或上千美元,幾噸或幾十噸下來,價格是相當的驚人。

流片成功與否,還在與硅晶體生成時的穩定性及流片池的穩定性。每一張硅晶片照片時,每一個將來的芯片,都是人模人樣。可是,一旦進入腐蝕池,洗消池就原形畢露。不穩定的硅就被腐蝕洗消掉了,成了麻子臉坑坑窪窪的。

等整張硅晶圓片,流片,切割,檢測完成後。那些麻子臉,能用的就成了中低端產品。長得好,體質強的成了高端,長得一般,體質還行,成了中端產品。實在不行的,只能報廢處理。計算核心還能用的,那就是新產品咯。

開核福利,基本沒能耐。一般都硬件屏蔽了,就是沒有導線連通,都已經從新東方畢業了。庖丁解肉,刀法凌厲。想開也可以,除非你能逆向無損拆解,把那些有瑕疵的單元連通,再原樣封裝起來。不過,也許你會白忙活一場。有瑕疵,就意味著不能正常運行。噗,燒了!

臺積電和三星的流片工藝,只能說是中規中矩,沒有英特強。這也就是英特帶K字頭CPU,很能超頻的原因。光刻,只能讓你在一個小地方堆更多的東西。優秀的流片工藝,才能讓你實現這個目標的同時,還能減少傳導損耗,高頻率,多層堆疊。

硅晶體的生成工藝,目前也就只能想法加大直徑,至於晶體穩定性,只能交給老天爺了。


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1、有一個概念需要清楚一下,一個試生產,一個是量產,試產的過程中需要人員來調試產線,針對產品來優化產線,也可以說是完全的新建一條產線;量產是已經調試好了產線,已經可以達到生產的地步,過程中只需要注意改進的點,基本不會大變。

2、由此而來,流片就是試產,對於生產企業來說,試產我要人員調試,時間不定,不虧錢的前提下,費用肯定是比量產要高;量產的話,是已經得知了每道工序的耗費時常以及生產成本,量大隻要能保證一定的利潤率在內就可以。

3、芯片行業的生產流片與傳統電子行業不同,如流片需要光罩、蝕刻等費用很高,如果採用先進的生產工藝如14nm、7nm產線除了高費用,還要公司規模足夠大才會有生產廠商來接受定製,如果流片中出現工序失敗導致流片失效,更改與改進工藝將耗費更高。

針對以上幾點,不只是芯片很多產品的試產費用都比較高,量產費用會相對合理。


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可能很多人都奇怪,為什麼芯片流片越來越貴,而生產出來芯片成本卻沒那麼高?這是因為流片就是“試生產”,設計和生產線都是最新的,而流片並不能保證成功,所以出來的產品也不多,萬一流片失敗,一切得從頭再來,這一切都是流片成本高的原因。

而芯片真正生產卻完全不一樣,生產線以及設計都已確定,這樣固定成本已經穩定,接下來就看生產速度能有多快以及它總共能生產多少,生產得越多,平均下來成本就越低,這就造成了越先進的製程流片成本越高,而已經“過時”的製程成本越低,因為越新制程生產線價格越高,並且越容易流片失敗 ,而成熟老舊的製程卻不會這樣。


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流片要專門做掩模板,還要等其他要流片的測試芯片一起以降低成本,工藝比批量生產複雜一些。


站烽


芯片設計相當於寫劇本,流片相當於拍電影,芯片生產相當於拷貝影片!


新晴辛靜


工業化的年代,產量決定成本!數量足夠大,可以分攤,單體成本可以降低到一定水平!流片相當於做模具,成本必然高,量產過之後,大量單體無限分擔成本,必然便宜!


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