集成電路芯片進(jìn)行成本分析和成本計算的路徑

大規(guī)模集成電路芯片, 比如SOC（System on chip），由多核CPU和GPU組成，用于智能手機(jī)主芯片、車載多媒體和導(dǎo)航系統(tǒng)，?或者特定用途的集成電路芯片ASIC（Application specified integrated circuit），?用于電子控制模塊的信號處理，算法運(yùn)行和控制執(zhí)行部件， 比如自動泊車、啟動安全氣囊、自動駕駛的雷達(dá)信號分析等。這些芯片是未來數(shù)字化、智能化的核心元件。但是，它們的成本是怎樣構(gòu)成？ 客戶所能知道的就是半導(dǎo)體公司或芯片貿(mào)易商（Distributor）的報價。特定用途集成電路ASIC芯片的成本構(gòu)成對絕大多數(shù)用戶來說更是一無所知。作者通過20多年來積累的成本工程經(jīng)驗和對集成電路芯片制造工藝過程的系統(tǒng)分析， 開辟了一條對集成電路芯片進(jìn)行成本分析和成本計算的路徑。

圖1某電動汽車車載服務(wù)器的SOC和ASIC

集成電路芯片的制造分為兩部分，第一部分是前端工藝（Frontend），是把芯片毛坯通過一步一步復(fù)雜的工序，制作成有半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)化的芯片（見圖2）。

圖2 半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)化的芯片

每一個芯片上可以制作出幾千甚至幾萬個集成電路的裸片（Die），每一個裸片，就是一個芯片的初始狀態(tài)。在第二部分后端工藝（Backend），把這一個個裸片分離出來，連接到外面（bonding），然后用注塑封裝，就制作出一個個集成電路芯片了（見圖3）

圖3 封裝好的集成電路芯片

為了能更好的觀察封裝好的集成電路芯片，通過倫琴射線的3D計算機(jī)成像CT（Computer-tomography）， 可以清晰地看到集成電路芯片的裸片尺寸，外連線的結(jié)構(gòu)等。

圖4 特定用途集成電路芯片（ASIC）在倫琴射線下的3D計算機(jī)成像

集成電路芯片的前端工藝和后端工藝見圖5和圖6描述。

圖5 集成電路前端工藝的例子 （n-通道場感應(yīng)三極管）

圖6 集成電路的后端工藝

通過對集成電路前端及后端工藝的系統(tǒng)分析，得出如下的主要成本驅(qū)動點及成本模型：

圖7 集成電路芯片的成本驅(qū)動點和成本計算模型

以一個自動變速箱電子控制模塊中的特定用途集成電路芯片（ASIC）為例，依據(jù)以上的成本模型，計算出這個芯片的成本：

前端成本 ? 1.56 歐元

后端成本 ? 0.31 歐元

芯片成本 ? 1.87 歐元

總結(jié)

未來的汽車工業(yè)，在數(shù)字化、自動駕駛、新能源車型的需求下，越來越多的集成電路芯片，比如SOC或者ASIC投入實際應(yīng)用，無論是主機(jī)廠還是系統(tǒng)供應(yīng)商，都很想知道它們的成本構(gòu)成，使用觀昱機(jī)電技術(shù)（上海）有限公司的集成電路芯片成本計算模型，可以準(zhǔn)確地計算出集成電路芯片的成本。

作者劉曉毅博士（觀昱機(jī)電技術(shù)（CostKey-Solutions.com）創(chuàng)始人），德國戴姆勒集團(tuán)（奔馳汽車）21年的資深汽車技術(shù)經(jīng)驗（動力總成電子控制系統(tǒng)系列開發(fā)、整車企劃、成本工程、新工藝開發(fā)、變速箱生產(chǎn)等部門高級經(jīng)理），主導(dǎo)過奔馳汽車重卡16擋自動化變速箱系列開發(fā)、動力總成零部件和空客大型結(jié)構(gòu)件的新工藝開發(fā)、電動商務(wù)車整車和成本企劃、商務(wù)車及轎車的多項降低成本重點項目（PKO/OPTIMA，CTX， CORE）。長城汽車技術(shù)中心擔(dān)任高層技術(shù)管理，為長城汽車集團(tuán)組建了中國車企第一個全建制的成本工程體系、方法和流程，并使它融入了集團(tuán)的整個產(chǎn)品過程。