工程師解說：一顆芯片出爐的成本法則

　　作為電子產業鏈上的一員，無論是芯片的設計者，生產者，測試者，使用者都很想了解清楚一顆芯片的成本究竟由哪幾個部分構成。這里我來就我的理解簡要說明一下。

　　大的方面來看：芯片本身單片所包含的成本；芯片設計過程中所用的花費；非一次性的芯片設計所需要的設備和開發環境等費用。

　　先、重點分析芯片本身單片所包含的成本。這個部分主要由芯片單片的面積也就是die的面積決定。采用不同的工藝，例如65nm，40nm或者28nm對應的die的面積是不同，同時對應的wafer的價格是不同，分配到每片芯片上的硬成本 = 某工藝某foundry對應的wafer的價格 / 一個wafer可以切出來的芯片die的個數。

　　其中wafer的價格本身也是跟芯片設計本身的復雜度相關的，有多少層的mask，有多少層的metal等等。上述硬成本還需要考慮良率的問題。Wafer切出來之后，良率不同，單片好的die的成本又不同了。例如良率能達到90%和只能達到70%，對于單個wafer同樣切得900片的好單die的成本就有了9:7的差異。說了硬成本和良率，這里還有一個很重要的事情就是IP。這顆芯片里面有多少IP是買的別人家的，例如ARM。有的IP是一次性支付的，不考慮在芯片單片成本中。但是有的IP例如ARM不僅僅是有NRE的，還有單片每片所需要交的Royalty。這個Royalty可能是固定的數目，可能是一個百分比，不管怎樣，都是直接疊加在單片芯片的成本上的。所以這部分不能小瞧。例如一顆芯片硬成本$1，售價$2，考慮其中有好幾毛是IP的Royalty喲。這個IP有的時候還不僅僅是硬件的部分，還有可能是軟件喲，例如JAVA。所以IP這個授權的商業模式，在單片規模復制的過程中，實際上不斷地再給授權方印鈔票喲。（說到此處，不免感嘆幾句。

　　如今國內大力發展集成電路產品，可知咱們的芯片設計公司處于的階段基本上都是購買一堆IP集成的階段，而主要的IP vendor都是國外的老牌公司，還是在跟他們打工呀~）芯片die出貨后，需要進行封裝和測試方可得到都好的芯片。封裝和測試單片的費用也應該計入最終芯片成本中。封裝測試過程會修改良率，這個良率的計算可以放到這個階段之后。小結一下公式如下：單片芯片成本=（某工藝某foundry對應的wafer 的價格 / 一個wafer可以切出來的芯片die的個數+封裝和測試單片的費用）/ 良率 + IP的Royalty

　　第二、再簡要說說芯片設計過程中所用的花費。首先是設計者們的工資了，甚至還有的是外包的design service費用，主要也是人頭費了。然后是購買許多IP所需要的一次性花費。又提到IP了，因為這部分可不是小數目。DDR/USB/GMAC /WIFI/BLUETOOTH等等這些IP都不是花小錢就能買到的，動輒幾個M的人民幣。同樣還是剛才那句感概，究竟誰給誰打工喲。芯片生產環節需要的花費，例如MASK的費用，測試機臺設計費用，封裝設計費用等等。MASK的設計費用，跟芯片設計直接相關，采用什么工藝，多少層構成等因素。封裝設計費用也跟設計相關，用什么封裝形式，是否將多個die封裝在一起等等因素。這些費用看起來是一次性的，加在一次都不是小數目。這就是為什么一顆芯片如果賣不到百萬級的數量，芯片設計公司一般不敢下決心做。初期大規模的資金投入才可以得到一顆顆可以復制的芯片。依靠每顆芯片微薄的利潤慢慢地才能將初期投入在幾十萬甚至幾百萬的銷量點，才平衡回來。

　　最后、說說非一次性的芯片設計所需要的設備和開發環境等費用。例如芯片前端設計的仿真環境，低功耗流程設計工具，時序仿真工具，芯片后端設計的工具等等。這些工具同樣是價格不菲，且也都來自那么兩個巨大的外國公司。第三次感嘆，為誰打工的問題。測試設備的投入，例如信號源，頻譜儀，邏輯分析儀。做通信系統芯片的尤其還需要各種系統仿真器等等。跟隨3GPP的版本演進，儀器也需要不斷升級等費用。這些花費不能完全計入某一顆芯片的成本中了。但是是現如今芯片設計公司也都需要購置的。