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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)、驗證、測試費用，沒有算入芯片的生產(chǎn)制造費用。很多粉絲倒是為了華為如此大手筆投入興奮，其實這事不是華為愿意花錢，而是先進工藝的半導(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，這個成本要比16/14nm節(jié)點高出一倍，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，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——前面三個優(yōu)點沒什么問題，成本更低這個是針對核心面積減少，同樣的晶圓下生產(chǎn)出來的芯片更多，這樣會降低成本。
但是，芯片自身的成本只是整個芯片研發(fā)生產(chǎn)測試環(huán)節(jié)中的一部分，如果考慮總成本的話，先進工藝能不能降低成本就是另外一回事了，因為越先進的工藝制造難度也越高，導(dǎo)致從設(shè)計到生產(chǎn)再到封裝測試都要花更多的錢，這個成本增長對芯片廠商來說更為重要，這個問題在28nm節(jié)點之后越來越嚴(yán)重，極大地提高了先進工藝的門檻。
老讀者可能還記得這么一件事，在28nm節(jié)點上AMD首發(fā)了GCN架構(gòu)的顯卡，NVIDIA的進度比AMD要晚幾個月，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)勢在減少。從這一點可以看出，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，只不過這個問題一直沒法解決，先進工藝所需要的投入成本越來越大。
在之前的IEDM會議上，AMD提到了一個例子，以制造同樣250mm2的晶圓核心為例子，對比了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)點是2.0，14/16nm節(jié)點略高于2.0，但是到了7nm節(jié)點，成本就增長到了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，這個結(jié)果似乎還不壞。不過上面的芯片成本依然只是部分成本，而且相對成本讓人沒什么感覺，那看看具體的數(shù)字吧。
在先進工藝成本上，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)芯片所需要的費用，其中28nm節(jié)點上開發(fā)芯片只要5130萬美元投入，16nm節(jié)點需要1億美元，7nm節(jié)點需要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，開發(fā)芯片的費用將達到5.42億美元，3nm節(jié)點的數(shù)據(jù)還沒有，大概是因為3nm現(xiàn)在還在研發(fā)初期，不好估算，但是從這個趨勢來看，3nm芯片研發(fā)費用超過10億美元也不會讓人驚訝。
上述費用其實還不是全部的芯片開發(fā)費用，只是包含了芯片的IP授權(quán)、架構(gòu)、驗證、所用的軟件工具等等費用。賽靈思在研發(fā)代號Everest的7nm工藝的FPGA芯片時提到他們費時4年，動用了1500名工程師才開發(fā)成功，項目耗資超過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，先進工藝的晶圓廠投資也是直線上升，SI網(wǎng)站援引IBS機構(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，如有侵權(quán)，請聯(lián)系本網(wǎng)及時刪除。
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