2nm，贵在哪里？

来源:半导体行业观察发布时间:2023-07-25856浏览

近日，日本Rapidus 首席执行官 Atsuyoshi Koike 在接受《日经新闻》采访的时候表示，与目前其他日本公司生产的标准芯片相比，2nm芯片的成本将增加十倍。Rapidus是日本政府支持的半导体财团，其成立目的是超越世界领先的芯片制造商。他们认为，其2nm 芯片对日本至关重要，因为其中一些芯片将用于对国家安全至关重要的高性能计算应用，而其他芯片也能用于自动驾驶汽车和机器人等创新民用应用。

“2nm 芯片将比当今先进节点制造的芯片贵得多，与当今日本制造的‘主流’芯片（45nm）相比，价格上涨十倍，这是一个巨大的飞跃。”Atsuyoshi Koike说。不过，即使如此贵，Atsuyoshi Koike预计，在他们于2027 年开始量产2nm之后，也有公司愿意为此买单。

芯片的成本构成

众所周知，随着 SoC 变得越来越复杂，围绕它们的经济因素也变得越来越复杂。其中包括要集成的功能和 IP、上市速度、功率和性能规格、金属层数、存储器的配置方式和使用的存储器数量以及目标市场等所有内容。其中每一个都有一个价格，并且它们加起来可以是一个非常大的数字。

Synopsys也在一篇博客文章中表示，每个芯片设计项目都是独一无二的，但有五个基本因素会影响总体成本：

第一是内容库（Content Libraries）；据介绍，所谓内容库由芯片设计项目中使用的第三方IP组成，包括常用功能、输入和输出（I/O）电路以及片上存储器。内容库许可费各不相同，但可能高达数千万美元。此外，公司还必须支付每个芯片的使用费，这应该计入项目预算。

第二是EDA工具；EDA工具可用于虚拟布局电路、模拟操作和验证性能。EDA 软件有多种形式，包括本地、云托管和软件即服务 (SaaS)。定价可以基于许可、基于使用或两者的组合。此外，EDA 工具还需要强大的计算机和大量存储容量，这意味着需要投资本地或云基础设施。

第三是制造芯片的代工厂按硅片收费；芯片越小，组织在每个晶圆上可以获得的芯片就越多。然而，随着芯片尺寸变小，其他设计成本（例如研发成本）也会变得更高。控制芯片设计成本意味着在高效晶圆使用和现实研发之间找到平衡。

第四是时间；产品进入市场的速度越快，项目的整体投资回报率就越高。除了设计芯片所花费的时间之外，公司还必须考虑流片和代工生产之间的滞后时间。每个设计都存在缺陷，在生产开始之前，设计师和晶圆厂必须解决这些缺陷。

最后，生产前的最后一步包括预测新芯片的需求并向代工厂承诺订单。这是一项复杂且高风险的操作。如果您订购的芯片太少，您将出现供应短缺并可能会损失销售；如果您订购太多，您可能会在未使用的库存上浪费数千甚至数百万美元。

此外，工艺的良率，芯片设计的质量和封测，也都是芯片的成本构成，由此可见，计算芯片的成本，并不是一件简单的事情。

相关资料显示，在主流节点（40 纳米到 65 纳米）上，如果从头开始，新芯片的价格大约为 4000 万美元到5000万美元之间。但这些节点的良率很高，而且软件开发成本也较低，且这些芯片在功能上并不处于领先地位，那就意味着往更先进的工艺前进，成本会继续飙升。这从IBS提供的数据可以看到。如图所示，进入到5nm时代，芯片的设计成本可以飙升到5.4亿美元，在工艺继续往后走，成本的继续升高是可以预期的。