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内含十亿晶体管的大芯片价值为什么不如一杯咖啡?

上网日期: 2015年07月22日 ?? 作者: Andreas Olofsson ?? 我来评论 字号:放大 | 缩小 分享到:sina weibo tencent weibo tencent weibo


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关键字:半导体产业? 芯片价格? 芯片制造? 摩尔定律?

根据最近的报导,半导体产业似乎前路艰难;数十年来,我们都假设总销售额的增加会超过对每个晶体管销售价格下滑的弥补。但产业制造订单(MO)总是拿得少、供应多──拜摩尔定律(Moore’s Law)之赐,今日你甚至只要花不到一杯星巴克咖啡的价格,就可以买到内含数十亿个晶体管的芯片!

这些日子以来半导体产业面临的大问题是它何时走向末日?是否芯片尺寸、重量、功耗以及成本的持续缩小,将驱动像是物联网(IoT)或是可穿戴装置等新市场,而且其生产规模甚至将比智能手机更大?或者是,我们是否即将进入半导体产业的「冰河期」?我没有以上这些问题的答案,但我绝对不会与一个50年来效率持续提升的产业对赌。

非半导体产业界的人们,很少有人真的能体会今日系统级芯片(SoC)所创造的微小奇迹,以及设计、制造那些产品所需投入的金钱与精力有多么庞大。本文将尝试对芯片成本做出澄清,解析各产品项目的主要工程与制造成本。

芯片开发成本的标準差(standard deviation)是巨大的,主要是由复杂度所带动;像是苹果(Apple)的处理器SoC或是IBM的Cell等平台,总开发成本与参与的上千工程师,总价值超过数十亿美元。在此同时,相对较简单的SoC,像是Adapteva的Epiphany系列芯片,开发成本不到300万美元、花费约三年时间;更简单的ASIC设计成本甚至不到百万美元。

内含十亿晶体管的大芯片价值不如一杯咖啡?(电子工程专辑)
芯片制造不同项目成本

如上图所示,依据尺寸、良率、产品复杂度、自动化条件以及总生产量,芯片制造成本的差异相当大;每颗芯片的制造成本(如下图)与产出率差异,可以从几美分到数千美元。

内含十亿晶体管的大芯片价值不如一杯咖啡?(电子工程专辑)
每颗芯片成本

某些未知的原因似乎在芯片制造成本以及芯片销售价格方面造成混乱,自由市场原则会决定那些因素是不是应该完全无关;在残酷的消费性电子市场,相对较小的1.3~1.5倍的成本对价格比例是很常见的;而在一些利基型少量市场,某些高价值产品不难见到20倍的标价。

下一页:半导体新产品最重要且最困难的挑战


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