工程師20年經(jīng)驗(yàn)總結(jié)：ASIC芯片的成本計(jì)算

　　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(chē)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(hào)處理，算法運(yùn)行和控制執(zhí)行部件， 比如自動(dòng)泊車(chē)、啟動(dòng)安全氣囊、自動(dòng)駕駛的雷達(dá)信號(hào)分析等。這些芯片是未來(lái)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(bào)價(jià)。特定用途集成電路ASIC芯片的成本構(gòu)成對(duì)絕大多數(shù)用戶來(lái)說(shuō)更是一無(wú)所知。作者通過(guò)20多年來(lái)積累的成本工程經(jīng)驗(yàn)和對(duì)集成電路芯片制造工藝過(guò)程的系統(tǒng)分析， 開(kāi)辟了一條對(duì)集成電路芯片進(jìn)行成本分析和成本計(jì)算的路徑。

　　圖1 某電動(dòng)汽車(chē)車(chē)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)，是把晶片毛坯通過(guò)一步一步復(fù)雜的工序，制作成有半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)化的晶片(見(jiàn)圖2)。

　　圖2 半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)化的晶片

　　每一個(gè)晶片上可以制作出幾千甚至幾萬(wàn)個(gè)集成電路的裸片(Die)，每一個(gè)裸片，就是一個(gè)芯片的初始狀態(tài)。在第二部分后端工藝(Backend)，把這一個(gè)個(gè)裸片分離出來(lái)，連接到外面(bonding)，然后用注塑封裝，就制作出一個(gè)個(gè)集成電路芯片了(見(jiàn)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(guò)倫琴射線的3D計(jì)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(jì)算機(jī)成像

　　集成電路芯片的前端工藝和后端工藝見(jiàn)圖5和圖6描述。

　　圖5 集成電路前端工藝的例子 (n-通道場(chǎng)感應(yīng)三極管)

　　圖6 集成電路的后端工藝

　　通過(guò)對(duì)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(dòng)點(diǎn)及成本模型：

　　圖7 集成電路芯片的成本驅(qū)動(dòng)點(diǎn)和成本計(jì)算模型

　　以一個(gè)自動(dòng)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(jì)算出這個(gè)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(lái)的汽車(chē)工業(yè)，在數(shù)字化、自動(dòng)駕駛、新能源車(chē)型的需求下，越來(lái)越多的集成電路芯片，比如SoC或者ASIC投入實(shí)際應(yīng)用，無(wú)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(jì)算模型，可以準(zhǔn)確地計(jì)算出集成電路芯片的成本。