[導(dǎo)讀]作為全球最大最先進(jìn)的芯片代工廠，臺積電為蘋果、華為這樣的大客戶制造其最先進(jìn)的芯片，隨著美國制裁華為，臺積電被禁止為華為制造其最先進(jìn)的麒麟芯片，以及蘋果最新處理器A14將在iPhone 12上使用，臺積電的制造能力再一次引起人們的關(guān)注。
最近，有人發(fā)表了對臺積電晶圓成本和價格的估計。毫不奇怪，每一種新的制造技術(shù)都使晶片的加工變得越來越昂貴，因為節(jié)點往往需要更多的資金。臺積電最新的N5（5nm）制造工藝在每片晶圓上顯得特別昂貴，因為它是新晶圓，但是其晶體管密度使其特別適合晶體管數(shù)量眾多的芯片。
著名的半導(dǎo)體博客作者RetiredEngineer發(fā)布了一張表格，其中按臺積電計算了2020年臺積電每個假設(shè)芯片的銷售價格。該表格的來源未提及，但可能來自于一份涵蓋代工業(yè)務(wù)和制造商的最新半導(dǎo)體報告。
該模型基于假想的5nm芯片，該芯片大小為Nvidia P100 GPU（610 mm2，907億個晶體管，速度為148.2 MTr / mm2）。就每個圖案化的300毫米晶圓的晶圓代工銷售價格而言，該模型考慮了諸如CapEx，能耗，折舊，組裝，測試和包裝成本，晶圓代工營業(yè)利潤率以及其他一些因素。同時，每個芯片的代工銷售價格還包括設(shè)計成本，但是這個數(shù)字因公司而異，并且因節(jié)點而異（即，不同公司的610 mm2 5nm的設(shè)計成本不同，并且610 mm2芯片的實現(xiàn)方式也不同）由于設(shè)計規(guī)則和IP的不同，每個節(jié)點之間也是如此），因此應(yīng)不是一成不變的。
據(jù)估計，臺積電出售使用其N5技術(shù)處理的300mm晶圓，售價約為16,988美元（約合114820元）。相比之下，這家全球最大的半導(dǎo)體合同制造商對使用其N7節(jié)點圖案化的300mm晶圓的價格約為9,346美元（約合63168元），對于使用16nm或12nm技術(shù)制造的300mm晶圓的價格為3,984美元（約合26927元）。
如今，有許多因素使臺積電的N5節(jié)點使用起來如此昂貴。首先，臺積電在幾個月前開始生產(chǎn)5nm芯片，其晶圓廠及其使用的設(shè)備尚未貶值。其次，N5在很大程度上依賴于極紫外光刻技術(shù)的使用，并且最多可以在14層上使用。根據(jù)ASML的說法，每月每個大約45,000個晶圓開始，一個EUV層就需要一個Twinscan NXE步進(jìn)掃描系統(tǒng)。據(jù)信，每個EUV工具的成本約為1.2億美元，而且這些掃描儀的運行成本也相當(dāng)高。鑒于臺積電的體積，其N5技術(shù)需要大量此類掃描儀。因此，臺積電要折舊N5所用的晶圓廠和設(shè)備將花費一些時間。
但是，即使按當(dāng)前成本計算，由于其高晶體管密度和性能，對于高度復(fù)雜的芯片制造商來說，使用臺積電的領(lǐng)先工藝也很有意義。根據(jù)提供的數(shù)字，使用N5制造610mm2芯片的成本為238美元（約合1608元），而使用N7生產(chǎn)同一芯片的成本為233美元（約合1574元。在16 / 12nm節(jié)點上，同一處理器將大得多，制造成本為331美元（約合2237元）。與N7相比，在N5時，芯片不僅會相對較小（更精確地說為610mm2），而且在給定功率下運行速度也會快15％，或者在給定頻率下功耗會減少30％。
臺積電（TSMC）表示，其N5的壽命同時具有比N7更低的缺陷密度，因此芯片設(shè)計人員可以預(yù)期，最終基于N5的芯片的產(chǎn)量通常會高于基于N7的IC。鑒于N5用EUV單圖案替代DUV多圖案這一事實，后者是值得期待的。 在節(jié)點之間進(jìn)行這種比較時要記住的一件事是，盡管它是基于臺積電和整個半導(dǎo)體行業(yè)的數(shù)據(jù)，但實際數(shù)字尚未得到臺積電的證實，因此它們可能并不完全準(zhǔn)確，以上數(shù)字，僅作參看。
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