麒麟980耗資3億美元？燒不起的晶片，研發3nm費用高達50億美元 ……

2020-10-19

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前兩天網絡瘋傳華為開發7nm工藝的麒麟980處理器投入了3億美元，也就是20億人民幣，這還只是晶片的開發、驗證、測試費用，沒有算入晶片的生產製造費用。

很多粉絲倒是為了華為如此大手筆投入興奮，其實這事不是華為願意花錢，而是先進工藝的半導體晶片研發投資越來越高，7nm晶片開發真的需要3億美元，這個成本要比16/14nm節點高出一倍，而未來的5nm工藝晶片研發耗資需要5.4億美元，3nm工藝就更燒錢了，工藝研發就需要40-50億美元，晶圓廠建設需要150億美元。

看過超能網科普的讀者應該了解半導體工藝越先進，製造出來的晶片性能越好，功耗越低，核心面積更小，成本更低——前面三個優點沒什麼問題，成本更低這個是針對核心面積減少，同樣的晶圓下生產出來的晶片更多，這樣會降低成本。

但是，晶片自身的成本只是整個晶片研發生產測試環節中的一部分，如果考慮總成本的話，先進工藝能不能降低成本就是另外一回事了，因為越先進的工藝製造難度也越高，導致從設計到生產再到封裝測試都要花更多的錢，這個成本增長對晶片廠商來說更為重要，這個問題在28nm節點之後越來越嚴重，極大地提高了先進工藝的門檻。

老讀者可能還記得這麼一件事，在28nm節點上AMD首發了GCN架構的顯卡，NVIDIA的進度比AMD要晚幾個月，2012年網上曝光了一份NVIDIA的PPT資料，他們就提到了28nm工藝的種種不足，尤其是在成本上，28nm工藝帶來的成本優勢在減少。

從這一點可以看出，業界在新工藝的成本上的擔心是很多年前就在討論的了，只不過這個問題一直沒法解決，先進工藝所需要的投入成本越來越大。

在之前的IEDM會議上，AMD提到了一個例子，以製造同樣250mm2的晶圓核心為例子，對比了45nm到7nm工藝的成本，45nm工藝的成本為100%基準的話，28nm工藝的成本大概是1.8，20nm節點是2.0，14/16nm節點略高於2.0，但是到了7nm節點，成本就增長到了4.0，相比現在的14/16nm工藝成本翻倍。

當然，即便成本翻倍了，AMD還是決定了押注7nm工藝，此前CTO已經如此表態了，7nm是他們的一個重大戰略決策。

AMD舉的例子中雖然意味著7nm工藝的晶圓核心成本翻倍，不過考慮到7nm工藝相比14/16nm工藝電晶體密度翻倍，再加上能效、性能的改進，這個結果似乎還不壞。

不過上面的晶片成本依然只是部分成本，而且相對成本讓人沒什麼感覺，那看看具體的數字吧。

在先進工藝成本上，專業的Semiengingeering網站之前刊發過一篇文章，介紹了不同工藝下開發晶片所需要的費用，其中28nm節點上開發晶片只要5130萬美元投入，16nm節點需要1億美元，7nm節點需要2.97億美元，前兩天網上傳聞的麒麟980開發需要3億美元的根源就在這裡。

到了5nm節點，開發晶片的費用將達到5.42億美元，3nm節點的數據還沒有，大概是因為3nm現在還在研發初期，不好估算，但是從這個趨勢來看，3nm晶片研發費用超過10億美元也不會讓人驚訝。

上述費用其實還不是全部的晶片開發費用，只是包含了晶片的IP授權、架構、驗證、所用的軟體工具等等費用。

賽靈思在研發代號Everest的7nm工藝的FPGA晶片時提到他們費時4年，動用了1500名工程師才開發成功，項目耗資超過10億美元。

賽靈思的FPGA晶片已經如此，想想更複雜的高端CPU、GPU晶片所需要的投資吧。

此外，除了研發投入高，先進工藝的晶圓廠投資也是直線上升，SI網站援引IBS機構的數據稱，3nm製程工藝的研發投入就要40-50億美元，而建設一座產能4萬片晶圓/月的工廠還要投資150億美元，這也解釋了為什麼台積電此前宣布的3nm晶圓廠需要200億美元投資的原因了。

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