開(kāi)發(fā)一款2nm芯片需要多少錢？

12月26日消息，據(jù)日經(jīng)亞洲報(bào)道，隨著先進(jìn)制程的持續(xù)推進(jìn)，每個(gè)新的制程節(jié)點(diǎn)的成本都在提升，并且提升的幅度越來(lái)越大。研究機(jī)構(gòu)International Business Strategies(IBS)的分析認(rèn)為，下一代的2nm制程的成本將會(huì)比目前的3nm制程上漲高達(dá)50%，最終導(dǎo)致 2nm 晶圓的價(jià)格將達(dá)到 3 萬(wàn)美元。

IBS經(jīng)過(guò)估算認(rèn)為，建造一座月產(chǎn)能5萬(wàn)片2nm晶圓的晶圓廠所需要的成本大約為280億美元，而同樣產(chǎn)能的3nm晶圓廠的建造成本約為200億美元。其中，成本的提高主要來(lái)自于價(jià)格高昂的ASML EUV光刻機(jī)數(shù)量的增加。因?yàn)椋?nm制程相比3nm制程擁有更為精細(xì)的晶體管結(jié)構(gòu)，如果要保持原有的生產(chǎn)效率，將不可避免的需要使用到更多先進(jìn)制程制造設(shè)備，而EUV光刻機(jī)只是其中一種。目前蘋果仍是唯一一家使用臺(tái)積電3nm（N3B）制程大批量生產(chǎn)芯片的公司。

IBS 進(jìn)一步預(yù)計(jì)，當(dāng)蘋果在 2025 年至 2026 年推出基于臺(tái)積電 N2 制造工藝的芯片時(shí)，使用臺(tái)積電的 N2 制造工藝處理單個(gè) 300 毫米晶圓將花費(fèi)約 3萬(wàn)美元，高于IBS 估計(jì)的基于臺(tái)積電 N3 制程的單個(gè)晶圓的約2萬(wàn)美元的成本。這種每晶圓成本的明顯增加，將不可避免地使所有基于該制程工藝的芯片成本也將增加類似的幅度。

此外，IBS還認(rèn)為蘋果目前的3nm芯片的制造成本約為50美元。不過(guò)，這個(gè)成本數(shù)據(jù)要高于另一家研究機(jī)構(gòu)的數(shù)據(jù)。

Arete Research預(yù)計(jì)，蘋果最新3nm制程的A17 Pro芯片的Die（芯片裸片）尺寸在 100mm^2 至 110mm^2 之間，與該公司上一代 A15 ( 107.7mm^2 ) 和 A16的芯片尺寸（比 A15 大約 5%，約 113mm^2）一致。如果蘋果 A17 Pro 的芯片尺寸為 105mm^2，那么一塊 300mm 晶圓可容納 586 個(gè)芯片，這使得其成本在不切實(shí)際的 100% 良率下約為 34 美元，在更現(xiàn)實(shí)的 85% 良率下成本約為 40 美元。

如果按每片晶圓 30,000 美元和 85% 的良率計(jì)算，單個(gè) 105mm^2 芯片的制造成本約為 60 美元，但這是一個(gè)非常粗略的估計(jì)。IBS認(rèn)為，未來(lái)的2nm“蘋果芯片”的制造成本將從 50 美元上漲到 85 美元左右。

值得一提的是，頭部晶圓代工廠之間的價(jià)格競(jìng)爭(zhēng)也將會(huì)影響到2nm芯片的最終的價(jià)格。目前臺(tái)積電、英特爾、三星都在積極的推進(jìn)2nm制程的量產(chǎn)。根據(jù)規(guī)劃，英特爾將會(huì)在2024年上半年量產(chǎn)Intel 20A，下半年量產(chǎn)Intel 18A制程，都將基于RibbonFET（類似GAA）晶體管架構(gòu)和背面供電（PowerVia）技術(shù)，預(yù)計(jì)相關(guān)產(chǎn)品會(huì)在2025年上半年上市。臺(tái)積電和三星則都計(jì)劃在2025年量產(chǎn)2nm制程。相對(duì)于臺(tái)積電目前在尖端制程晶圓代工市場(chǎng)的壟斷地位，三星和英特爾預(yù)計(jì)將會(huì)通過(guò)價(jià)格戰(zhàn)來(lái)進(jìn)行市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)，這也將在一定程度上導(dǎo)致2nm晶圓最終定價(jià)可能會(huì)偏離預(yù)測(cè)模型。

當(dāng)然，芯片的制造成本僅僅只是芯片的全部成本當(dāng)中的一個(gè)部分，尖端制程的芯片的開(kāi)發(fā)成本也是非常的高昂。

根據(jù)IBS預(yù)測(cè)，對(duì)于一款2nm芯片來(lái)說(shuō)，僅在軟件開(kāi)發(fā)方面可能就需要3.14億美元，芯片的驗(yàn)證還需要1.54億美元，再算上購(gòu)買相關(guān)半導(dǎo)體IP的費(fèi)用，流片成本，以及其他的配套基礎(chǔ)設(shè)施和相關(guān)服務(wù)的成本，將使得總成本可能將達(dá)到7.25億美元。更為關(guān)鍵的是，2nm制程的芯片開(kāi)發(fā)需要更為高端的人才，而這種高端人才一直處于供不應(yīng)求，廠商直接的競(jìng)爭(zhēng)會(huì)進(jìn)一步導(dǎo)致人才成本的上升。

需要指出的是，以上的預(yù)測(cè)模型是基于一家沒(méi)有預(yù)先存在知識(shí)產(chǎn)權(quán)的芯片設(shè)計(jì)公司來(lái)開(kāi)發(fā)2nm芯片的成本預(yù)測(cè)模型。而在現(xiàn)實(shí)當(dāng)中，能夠開(kāi)發(fā)2nm這樣尖端制程芯片的廠商，通常都會(huì)有比較多的自研IP積累，這將會(huì)減少很多外購(gòu)IP的成本。另外，隨著EDA廠商紛紛加入AI對(duì)于設(shè)計(jì)工具的支持，將可以通過(guò)AI自動(dòng)化復(fù)雜設(shè)計(jì)流程和加速芯片的優(yōu)化和驗(yàn)證，從而降低芯片的開(kāi)發(fā)成本。

編輯：芯智訊-浪客劍