大规模集成电路芯片, 比如 SoC(System on chip),由多核 CPU 和 GPU 组成,用于智能手机主芯片、车载多媒体和导航系统,或者特定用途的集成电路芯片 ASIC(Application specified integrated circuit),用于电子控制模块的信号处理,算法运行和控制执行部件, 比如自动泊车、启动安全气囊、自动驾驶的雷达信号分析等。这些芯片是未来数字化、智能化的核心元件。但是,它们的成本是怎样构成? 客户所能知道的就是半导体公司或芯片贸易商(Distributor)的报价。特定用途集成电路 ASIC 芯片的成本构成对绝大多数用户来说更是一无所知。作者通过 20 多年来积累的成本工程经验和对集成电路芯片制造工艺过程的系统分析, 开辟了一条对集成电路芯片进行成本分析和成本计算的路径。

 

图 1 某电动汽车车载服务器的 SoC 和 ASIC

 

集成电路芯片的制造分为两部分,第一部分是前端工艺(Frontend),是把晶片毛坯通过一步一步复杂的工序,制作成有半导体结构化的晶片(见图 2)。

 



图 2 半导体结构化的晶片

 

每一个晶片上可以制作出几千甚至几万个集成电路的裸片(Die),每一个裸片,就是一个芯片的初始状态。在第二部分后端工艺(Backend),把这一个个裸片分离出来,连接到外面(bonding),然后用注塑封装,就制作出一个个集成电路芯片了(见图 3)

 


图 3 封装好的集成电路芯片

 

为了能更好的观察封装好的集成电路芯片,通过伦琴射线的 3D 计算机成像 CT(Computer-tomography), 可以清晰地看到集成电路芯片的裸片尺寸,外连线的结构等。

 


图 4 特定用途集成电路芯片(ASIC)在伦琴射线下的 3D 计算机成像

 

集成电路芯片的前端工艺和后端工艺见图 5 和图 6 描述。

 

图 5 集成电路前端工艺的例子 (n- 通道场感应三极管)

 



图 6 集成电路的后端工艺

 

通过对集成电路前端及后端工艺的系统分析,得出如下的主要成本驱动点及成本模型:

 



图 7 集成电路芯片的成本驱动点和成本计算模型

 

以一个自动变速箱电子控制模块中的特定用途集成电路芯片(ASIC)为例,依据以上的成本模型,计算出这个芯片的成本:

前端成本   1.56 欧元

后端成本   0.31 欧元

芯片成本   1.87 欧元

 

总结

未来的汽车工业,在数字化、自动驾驶、新能源车型的需求下,越来越多的集成电路芯片,比如 SoC 或者 ASIC 投入实际应用,无论是主机厂还是系统供应商,都很想知道它们的成本构成,使用观昱机电技术(上海)有限公司的集成电路芯片成本计算模型,可以准确地计算出集成电路芯片的成本。