相對芯片大規模量產來說,前期的流片所需費用也不可小覷,尤其是對于不少Fabless公司來說,從第一版設計到定型,往往需要經歷多次流片,從MPW、Full Mask到量產。設計失誤或代工廠失誤導致流片失敗更是最讓設計團隊頭疼的一件事,之所以每次流片驗證是如此讓人提心吊膽的過程,不僅是因為設計過程中付出的心血,還有流片所需的金錢與時間成本。
流片花費的時間
對于精力和產能都有限的這些晶圓代工廠來說,他們并不是隨時都能幫助客戶流片的,所以他們的MPW計劃往往都有排期。首先,廠商要想找晶圓代工廠或第三方服務公司詢問、預留并下達訂單。排上之后提交自己的GDS數據,然后等待其他“拼車人”提交數據后再進入流片過程,最終等待芯片送到自己的手中。從設計提交截止到拿到芯片,可能需要半年以上的時間,這就是時間成本。
以三星為例,三星的12英寸和8英寸晶圓廠都有開展MPW服務,其中12英寸目前最高公開提供5LPE這一5nm的工藝。一般來說,越是先進的工藝,往往每年的MPW流片次數就越少,比如臺積電的CyberShuttle可能今年就只提供一次3nm的MPW服務。如何縮短這些MPW項目的周轉時間,其實也是晶圓代工廠需要考慮的問題之一。
三星MPW Shuttle 服務 / Samsung Foundry
然后就是流片的金錢成本了,以為光掩膜版的費用對于前期數量不多的試驗片來說還是太貴了,所以不少廠商都選擇了MPW這種共享光掩膜版的服務,定型后再走Full Mask。當然了,在MPW服務商,每家晶圓代工廠給出的定價其實并沒有那么固定,而且不少先進工藝的定價也都是保密的,有的還需要簽訂NDA保密協議。所以我們一般只能通過第三方MPW服務公司提供的部分定價來獲取公開信息。
幾家晶圓廠的流片費用
格芯雖然沒有參與到先進工藝的競爭中來,但無疑也是全球最大的幾家晶圓代工廠之一了。格芯也與不少IC服務平臺達成了合作,為不同地區提供MPW服務,所以他們的定價還算是比較公開的。以加拿大的CMC Microsystems給出的數據為例,格芯的12nm工藝12LP的定價為51525美元/mm2。還有一點需要注意的是,即便同為45nm工藝節點,但如果選擇特種工藝,比如高壓、硅光或射頻等等,流片費用也還要再高一截的。
臺積電部分工藝的MPW費用 / MUSE Semiconductor
在CMC提供的臺積電MPW服務中,最先進的工藝為28nm的28 HPC+RF節點,定價為16850美元/mm2。而專供臺積電MPW服務的MUSE Semiconductor,卻最高可以提供16nm的16 FFC/FFP工藝節點,定價為26500美元/mm2。但該工藝下支持Full Block流片,有4mm2的最小面積要求,且頻率為兩月開展一次。
作為國內的龍頭企業,中芯國際自然也提供了MPW服務,不過定價也沒有公開。中芯國際在國內的MPW服務中心就有15個之多,工藝上也涵蓋了0.18微米到14納米。根據中芯國際官網的說明,除了每月根據不同工藝提供多達六次共乘服務以外,還提供一年6次55納米和一年各四次40納米和28納米的MPW服務,就頻率來看還是挺高的。
成本的話,我們目前可以從一些學界的項目中可以有個大致的了解。比如中科院包云崗教授開展的第一期“一生一芯”計劃中,他們的教學芯片就選擇了中芯國際的110nm工藝,價格在20萬一個Block左右。今年西安交通大學電信學部微電子學院公開的中芯國際55nm流片服務MPW采購項目中,他們選擇了中芯國際的55nm射頻CMOS工藝,面積為3mm*4mm,給出的預算金額為40萬元。
考慮到流片成本對一些初創企業和大學來說也確實很高,所以一些地方政府為了扶持集成電路設計產業的發展,也會給出一些優惠政策,比如國家集成電路設計深圳產業化基地與晶圓代工廠合作打造的MPW流片平臺,就對單位/企業、創客和大學在不同的工藝節點上提供了不同程度的優惠,雖然這僅僅這對成熟工藝,但從30%到90%的優惠力度其實已經相當大了。而從上表的總額限制中,其實也可以看出這幾個成熟工藝節點在成本上的差距。
晶圓廠積極參與MPW流片
與此同時,晶圓代工廠也開始積極與學研界合作,比如中芯國際就北大清華、東南大學等合作MPW項目。臺積電也和臺灣半導體研究中心達成合作,對于一些學界的MPW芯片項目提供優惠,甚至對于一些優秀成果產出提出更高的優惠,比如研究中心發表ISSCC論文的項目,可以享受免審查且百分百報銷的服務(有工藝節點、芯片數量和總金額的限制)。
目前像美國的Skywater等晶圓代工廠也開始對開源芯片提供免費的MPW服務,只不過這些免費服務提供的工藝并不算先進,而且還是得由谷歌或者政府這樣的靠山提供成本支持。不然的話別說免費或增加排期了,哪怕維持這樣一個服務頻率對晶圓代工廠來說都是一件吃力不討好的事。
流片花費的時間
對于精力和產能都有限的這些晶圓代工廠來說,他們并不是隨時都能幫助客戶流片的,所以他們的MPW計劃往往都有排期。首先,廠商要想找晶圓代工廠或第三方服務公司詢問、預留并下達訂單。排上之后提交自己的GDS數據,然后等待其他“拼車人”提交數據后再進入流片過程,最終等待芯片送到自己的手中。從設計提交截止到拿到芯片,可能需要半年以上的時間,這就是時間成本。
以三星為例,三星的12英寸和8英寸晶圓廠都有開展MPW服務,其中12英寸目前最高公開提供5LPE這一5nm的工藝。一般來說,越是先進的工藝,往往每年的MPW流片次數就越少,比如臺積電的CyberShuttle可能今年就只提供一次3nm的MPW服務。如何縮短這些MPW項目的周轉時間,其實也是晶圓代工廠需要考慮的問題之一。
三星MPW Shuttle 服務 / Samsung Foundry
然后就是流片的金錢成本了,以為光掩膜版的費用對于前期數量不多的試驗片來說還是太貴了,所以不少廠商都選擇了MPW這種共享光掩膜版的服務,定型后再走Full Mask。當然了,在MPW服務商,每家晶圓代工廠給出的定價其實并沒有那么固定,而且不少先進工藝的定價也都是保密的,有的還需要簽訂NDA保密協議。所以我們一般只能通過第三方MPW服務公司提供的部分定價來獲取公開信息。
幾家晶圓廠的流片費用
格芯雖然沒有參與到先進工藝的競爭中來,但無疑也是全球最大的幾家晶圓代工廠之一了。格芯也與不少IC服務平臺達成了合作,為不同地區提供MPW服務,所以他們的定價還算是比較公開的。以加拿大的CMC Microsystems給出的數據為例,格芯的12nm工藝12LP的定價為51525美元/mm2。還有一點需要注意的是,即便同為45nm工藝節點,但如果選擇特種工藝,比如高壓、硅光或射頻等等,流片費用也還要再高一截的。
臺積電部分工藝的MPW費用 / MUSE Semiconductor
作為國內的龍頭企業,中芯國際自然也提供了MPW服務,不過定價也沒有公開。中芯國際在國內的MPW服務中心就有15個之多,工藝上也涵蓋了0.18微米到14納米。根據中芯國際官網的說明,除了每月根據不同工藝提供多達六次共乘服務以外,還提供一年6次55納米和一年各四次40納米和28納米的MPW服務,就頻率來看還是挺高的。
成本的話,我們目前可以從一些學界的項目中可以有個大致的了解。比如中科院包云崗教授開展的第一期“一生一芯”計劃中,他們的教學芯片就選擇了中芯國際的110nm工藝,價格在20萬一個Block左右。今年西安交通大學電信學部微電子學院公開的中芯國際55nm流片服務MPW采購項目中,他們選擇了中芯國際的55nm射頻CMOS工藝,面積為3mm*4mm,給出的預算金額為40萬元。
考慮到流片成本對一些初創企業和大學來說也確實很高,所以一些地方政府為了扶持集成電路設計產業的發展,也會給出一些優惠政策,比如國家集成電路設計深圳產業化基地與晶圓代工廠合作打造的MPW流片平臺,就對單位/企業、創客和大學在不同的工藝節點上提供了不同程度的優惠,雖然這僅僅這對成熟工藝,但從30%到90%的優惠力度其實已經相當大了。而從上表的總額限制中,其實也可以看出這幾個成熟工藝節點在成本上的差距。
晶圓廠積極參與MPW流片
與此同時,晶圓代工廠也開始積極與學研界合作,比如中芯國際就北大清華、東南大學等合作MPW項目。臺積電也和臺灣半導體研究中心達成合作,對于一些學界的MPW芯片項目提供優惠,甚至對于一些優秀成果產出提出更高的優惠,比如研究中心發表ISSCC論文的項目,可以享受免審查且百分百報銷的服務(有工藝節點、芯片數量和總金額的限制)。
目前像美國的Skywater等晶圓代工廠也開始對開源芯片提供免費的MPW服務,只不過這些免費服務提供的工藝并不算先進,而且還是得由谷歌或者政府這樣的靠山提供成本支持。不然的話別說免費或增加排期了,哪怕維持這樣一個服務頻率對晶圓代工廠來說都是一件吃力不討好的事。
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