流片的時間與金錢成本

相對芯片大規(guī)模量產(chǎn)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(shè)計到定型，往往需要經(jīng)歷多次流片，從MPW、Full Mask到量產(chǎn)。設(shè)計失誤或代工廠失誤導(dǎo)致流片失敗更是最讓設(shè)計團(tuán)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(shè)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(chǎn)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(wù)公司詢問、預(yù)留并下達(dá)訂單。排上之后提交自己的GDS數(shù)據(jù)，然后等待其他“拼車人”提交數(shù)據(jù)后再進(jìn)入流片過程，最終等待芯片送到自己的手中。從設(shè)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(wù)，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(jìn)的工藝，往往每年的MPW流片次數(shù)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(wù)。如何縮短這些MPW項目的周轉(zhuǎn)時間，其實也是晶圓代工廠需要考慮的問題之一。

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(shù)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(wù)，定型后再走Full Mask。當(dāng)然了，在MPW服務(wù)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(jìn)工藝的定價也都是保密的，有的還需要簽訂NDA保密協(xié)議。所以我們一般只能通過第三方MPW服務(wù)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(jìn)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(wù)平臺達(dá)成了合作，為不同地區(qū)提供MPW服務(wù)，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(shù)據(jù)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(jié)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。
在CMC提供的臺積電MPW服務(wù)中，最先進(jìn)的工藝為28nm的28 HPC+RF節(jié)點，定價為16850美元/mm2。而專供臺積電MPW服務(wù)的MUSE Semiconductor，卻最高可以提供16nm的16 FFC/FFP工藝節(jié)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(nèi)的龍頭企業(yè)，中芯國際自然也提供了MPW服務(wù)，不過定價也沒有公開。中芯國際在國內(nèi)的MPW服務(wù)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(jù)中芯國際官網(wǎng)的說明，除了每月根據(jù)不同工藝提供多達(dá)六次共乘服務(wù)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(wù)，就頻率來看還是挺高的。

成本的話，我們目前可以從一些學(xué)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(xué)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(xué)電信學(xué)部微電子學(xué)院公開的中芯國際55nm流片服務(wù)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(yù)算金額為40萬元。



考慮到流片成本對一些初創(chuàng)企業(yè)和大學(xué)來說也確實很高，所以一些地方政府為了扶持集成電路設(shè)計產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，也會給出一些優(yōu)惠政策，比如國家集成電路設(shè)計深圳產(chǎn)業(yè)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(yè)、創(chuàng)客和大學(xué)在不同的工藝節(jié)點上提供了不同程度的優(yōu)惠，雖然這僅僅這對成熟工藝，但從30%到90%的優(yōu)惠力度其實已經(jīng)相當(dāng)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(jié)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(xué)研界合作，比如中芯國際就北大清華、東南大學(xué)等合作MPW項目。臺積電也和臺灣半導(dǎo)體研究中心達(dá)成合作，對于一些學(xué)界的MPW芯片項目提供優(yōu)惠，甚至對于一些優(yōu)秀成果產(chǎn)出提出更高的優(yōu)惠，比如研究中心發(fā)表ISSCC論文的項目，可以享受免審查且百分百報銷的服務(wù)（有工藝節(jié)點、芯片數(shù)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(wù)，只不過這些免費服務(wù)提供的工藝并不算先進(jìn)，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(wù)頻率對晶圓代工廠來說都是一件吃力不討好的事。