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一颗芯片的成本可以分为硬件成本和软成本。
硬件成本 = (晶片成本+掩膜成本+封装成本+测试成本)/ 良率
晶片成本是每一颗芯片所用材料的成本,通常一片12存的晶圆可以切割出上百个到上千个不等的SOC芯片(具体与芯片面积相关),当然在测试环节会发现其中有很多是不能达到测试标准的,因此需要用良率表示其中达标芯片所占的比例。
掩模成本就是不同制程工艺所产生的成本:48nm,20nm等等。越是先进的工艺则成本越高。
被切割出的单颗芯片还需被密封在绝缘材料里面,并将IO引脚引出,对于复杂的SOC,还可能是多颗芯片封装在一起,内部连接被封在绝缘材料里面,只将需要外接的IO引出。在这花掉的钱就是封装成本。
封装好的芯片在出厂之前需要完成测试流程,这是对于芯片质量的保证。一颗芯片在出货前需要投入大量的人力物力完成复杂的测试项目,以保证其在被使用时可以稳定工作。测试成本通常是很高的。
软成本 = (IP授权 + 研发投入)/ 总产量
主流的SOC设计过程中,都会购买一些商用的IP来加快进度,不然哪来ARM这样的公司。通常IP授权费都采用授权费(一次付清)+单片提成(每卖一片带有此IP的SOC再需缴纳的专利费)这样的方式。
研发投入就是工程师的工资,加上EDA工具,服务器啥的。
假设我们用40nm的工艺生产自己设计的CPU,预计产量是10万片,测试良率是49%,那么各部分的成本构成是这样的:
很明显研发成本在整个预算中只占据了很小的一部分(终于理解赚着卖白菜的钱,操着卖白粉的心这句话了 :P)
换个角度看问题,用一颗芯片的售价除以各项成本,则可以得到每一项成本的投资杠杆率。
硬件投入的投资杠杆率是很低的。而且根据之前的公式,硬件成本是不随芯片总产量变化的,所以增加产量也无济于事。对于这样的窘境,万恶的资本主义的解决方案是,卖掉晶圆厂,卖掉封装厂。
研发投入的杠杆率远高于硬件投入(工程师们可以趾高气扬起来了:D),而且随着总产量的增加,研发成本会进一步被摊薄,也就意味着其杠杆率随着总产量的增加而提高。你是不是注意到越来越多的大企业卖掉了自己的晶圆厂,将封装测试业务外包了出去,摇身一变成了fabless。你会看到新兴芯片创业公司几乎都是只做设计的design house。模拟和射频即使与工艺紧密绑定,也在慢慢开始这种转变。
IP授权的杠杆率是最高的,当然这里指芯片公司因为买了IP而得到的回报。所以大公司们,都更倾向于购买成熟的IP来自己做集成,大的IP供应商有ARM,CEVA,Tensilica,更不用提EDA工具厂(C和S)本身自己就是IP贩子。从这个趋势来看,未来还会有更多的IP授权公司出现,主要依靠为大公司提供小而美的IP生存,并且应该会过得很好。