一文看懂集成電路有多費錢

集成電路製造環節，屬於重資產投入，中芯國際的一年利潤，還不夠買一台高端光刻機的，更勿論動輒千億的產線投資；集成電路設計環節，看似是知識密集型的輕資產行業，只要流片幾次不成功，看著嘩嘩的銀子打水漂，老闆估計就要關燈吃麵喝稀粥了……一入 IC 深似海，燒完錢後成路人。

這兩年，集成電路 / 半導體題材在資本市場很受追捧，二級市場股價屢創新高，產生了數家千億市值的上市公司。

一級市場，半導體產業鏈項目也都成了香餑餑，眾星捧月一票難求。

但是，無限風光背後，集成電路領域有多燒錢，你造麼？

首先我們來簡單描述一下集成電路設計的產業鏈。

對於晶圓製造公司，也就是我們常說的 Foundry/Fab，典型如台積電（TSMC）、中芯國際（SMIC），以及衝擊科創板鎩羽而歸的和艦晶片，都屬於 Foundry 廠。

Foundry 的業務就是用光刻機等高精密設備，給晶片設計公司（Design House/Fabless）加工晶片的。

對於 Foundry 廠，燒錢是無疑的，而且燒起來體量巨大，一般的小公司是玩不轉的。

我們來看幾個數據：

晶圓製造過程中，最核心的設備是光刻機，而全球高端光刻機基本上都壟斷在荷蘭 ASML 公司手裡，就是川普動不動就威脅要禁運的那玩意兒，屬於有錢都很難買到的。

一台光刻機的價格是多少呢？

早在 2018 年，中芯國際（SMIC）就曾向 ASML 公司訂購了一台 7nm 製程 EVU 光刻機，如果不是川普從中搗亂，2019 年就可以部署到產線了。

7nmEVU 光刻機屬於光刻機中的高端產品，這台光刻機價格幾何呢？1.5 億美金！摺合 8 億人民幣！

根據中芯國際公布的 2018 年財報，全年歸屬於普通股東凈利潤為 1.34 億美元，這說明啥？中芯國際辛辛苦苦賺一年的錢，不夠買一台光刻機的！

從晶片製造產線來看，中國大陸已經投產和在建的 28 條的 12 英寸晶圓產線，總投資額超過 2 萬億元人民幣，單條產線投資額不超過千億，你都不好意思讓地方政府發新聞稿。

具體到個體的 Foundry 廠，從專注 IDM 模式的華潤微的招股說明書中看， 其子公司無錫華潤上華，主要做晶圓製造的，未分配利潤為 -25 億元！也就是說，這麼多年，華潤上華創造的利潤，都沒有彌補歷年產線建設投資的折舊，還有 25 億元的缺口！

同理，科創板終止申請的和艦晶片，是一家典型的 Foudry，主要從事 12 英寸及 8 英寸晶圓研發製造業務，從公司財務數據來看，2018 年還巨虧 26 億。

但公司最近幾年現金流是正的，說明也是前期產業投入的巨額折舊導致虧損。

我們再看集成電路設計公司，Fabless 模式，又稱為 Design House。

Fabless 嘛，也就是沒有自己的車間(產線)。

雖然對於集成電路設計公司，普遍被認為是知識密集型行業，是輕資產公司，但燒起錢來也是個無底洞。

設計公司雖然不需要巨額投資建設產線，但還是需要找 Foundry 代工製造晶片啊，羊毛出在羊身上，一次性剃光還是慢慢薅的區別。

由於晶片製造 Foundry 投入巨大，全球產能高度集中，前四大晶圓代工廠台積電、格羅方德、台聯電和中芯國際占全球市場總量的 85％。

其中，台積電獨占全球晶圓代工市場 59%的份額。

因此，在高度集中的 Foudry 廠面前，集成電路設計公司只能做小伏低。

本來嘛，從產業鏈順序看，設計公司出錢，Foudry 廠加工，似乎是典型的甲方乙方關係。

但是從實際情況看，設計公司，特別是小規模、創業初期的設計公司，想要入這些大型 Foundry 的法眼，爭取到一點兒產能，談何容易！

記得 2012 年的時候，去看一個早期的設計項目，創始人很興奮地拿出來一個裝裱好的相框，跟我們用炫耀地口氣說，我們已經進入了台積電的流片名錄了……這簡直就是顛倒了的甲乙方關係。

就算擠破腦袋拿到了產能，價格也不菲，看看這幾個數據就能略知一二。

我們都知道，集成電路製造需要經過設計、畫版、流片、封裝、測試、量產等環節。

設計公司在完成晶片設計後，需要將幾何數據標準(GDSII)格式文件給 Foundry 廠做 Tapeout。

註：因為最早 GDSII 文件是用磁帶 tape 交給 Foundry 廠的，因此 Foundry 廠讀取磁帶的數據叫 Tapeout。

然後根據設計文件的各種參數，進行集成電路晶片的加工製造，這就是俗稱的「流片」。

流片環節，要耗費大量的金錢，著名的「挖礦」企業比特大陸，憑藉著其自研的挖礦晶片，搶得先機，一躍成為礦機領域的一代梟雄。

既然是自研晶片，那就繞不開去 Foudry 廠流片這道坎。

根據比特大陸的招股說明書，2017 年的加工費及原材料（晶片製造及封測費用）花費 9.73 億美元（約 66 億元人民幣），2018 年上半年則高達 14.76 億美元（約 100 億人民幣）。

而且根據非官方消息，2017 年開始，比特大陸至少有 4 次流片失敗，包括 16nm、12nm 和 10nm 的晶片，其中 16nm 流片失敗了兩次，這令比特大陸損失至少 60 億到 80 億人民幣。

涉及到具體每片晶圓（Wafer）的價格，根據 IC Insights 數據，2018 年每片晶圓代工費用約為 1138 美元。

台積電每片晶圓費用為 1382 美元，格芯每片晶圓費用為 1014 美元，中芯國際平均每片晶圓費用為 720 美元左右。

註：當然這只是平均價格，不同工藝、不同尺寸的晶圓加工價格是不一樣的，據估算，知名大廠的一片 7nm 工藝 12 寸晶圓的價格高達 8000 美元。

這只是量產流片的價格，而集成電路設計公司，並非在電腦上設計好了晶片的版圖，就可以直接去 Foundry 廠量產，萬一功能、性能、功耗等參數滿足不了期望的設計目標，那豈不是打水漂了？

因此就出現了一個流片驗證環節（Post-Silicon），先小批量只做幾隻工程晶片樣片，並對這些樣片進行驗證，就可以避免大批量生產出現損失。

就算是小批量工程樣片，一般的設計公司也很難承受其成本，因為數量少，但 Foundry 廠的投入可一樣都不能少，包括掩膜版的製作，不會因為晶片數量少了，就降低成本。

因此，在工程樣片階段，一張 Wafer 堪稱天價。

因此就出現了一種新的模式，MPW（Multi Project Wafer，多項目晶圓），顧名思義，就是「拼版」，多家設計公司、多品類的產品在同一晶圓片上流片，這樣的話，費用就可以由多家設計公司分攤。

IC 領域的「共享經濟」嘛。

那麼，就算分攤成本，MPW 模式下的費用有多高呢？

還是那句話，不同的工藝，不同的晶片複雜度，價格也是不一樣的，一般來說都是需要和 Foundry 廠 case by case 去談，屬於商業上的機密，一般不與外人道也。

但從一般公開的案例來看，2018 年摩爾快車發起的一次 MPW 拼團活動，裡面有公告的價格，大家可以感受一下：

Foundry 廠：三重富士通

工藝 ：40nm LP

面積：3.96mm*3.96mm

參與公司數達到 20 家，每家 2.6 萬美金；

參與公司數達到 25 家，每家 2.1 萬美金；

參與公司數達到 30 家，每家 1.7 萬美金；

參與公司數達到 35 家，每家 1.5 萬美金。

體會一下 3.96mm*3.96mm 的面積有多大，掂一掂 2.6 萬美金有重……

以上數據僅供參考，不同的製程、不同的工藝、不同的 Wafer 尺寸，不同的 Layer 層數……都會導致不管是量產流片還是 MPW 的價格，都相差迥異。

總而言之，這是一個燒錢的無底洞。