芯片行業(yè)對于流片都不陌生。所謂流片，就是像流水線一樣通過一系列工藝步驟制造芯片，該環(huán)節(jié)處于芯片設(shè)計和芯片量產(chǎn)的中間階段，是芯片制造的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。簡單來說就是將設(shè)計好的方案，交給芯片制造廠，先生產(chǎn)幾片幾十片樣品，檢測一下設(shè)計的芯片能不能用，然后進行優(yōu)化。如果測試通過，就按照這樣開始大規(guī)模生產(chǎn)了。所以為了測試集成電路設(shè)計是否成功，必須進行流片。這也是芯片設(shè)計企業(yè)一般都在前期需要投入很大成本的重要原因。一顆芯片從設(shè)計到量產(chǎn)，流片屬于非常關(guān)鍵的環(huán)節(jié)。當(dāng)芯片完全設(shè)計出來以后需要按照圖紙在晶圓上進行蝕刻，采用什么樣的制程工藝，多大尺寸的晶圓，芯片的復(fù)雜程度都會影響這顆芯片的流片成功率和成本，而且許多芯片都不是一次就能流片成功的，往往需要進行多次流片才能獲得較為理想的效果。

流片為什么這么貴？

那芯片流片的價格為什么這么貴？這就要提到芯片的制造原理了。芯片制造要在很小的芯片里放上億個晶體管，制造工藝已經(jīng)到了納米級，只能用光刻來完成。光刻就是用光刻出想要的圖形，光刻需要用到掩膜版（又稱光罩，Mask），掩膜版就是把設(shè)計好的電路圖雕刻在上面，讓光通過后，在晶圓上刻出圖形。流片貴，一方面是因為剛開始有許多工藝需要驗證，從一個電路圖到一塊芯片，檢驗每一個工藝步驟是否可行，檢驗電路是否具備所要的性能和功能。芯片流片過程至少持續(xù)三個月（包括原料準(zhǔn)備、光刻、摻雜、電鍍、封裝測試），一般要經(jīng)過1000多道工藝，生產(chǎn)周期較長，因此也是芯片制造中最重要最耗錢的環(huán)節(jié)。如果流片成功，就可以據(jù)此大規(guī)模地制造芯片；反之，就需要找出其中的原因，并進行相應(yīng)的優(yōu)化設(shè)計。其中，芯片流片貴，主要貴在掩膜版和晶圓，這兩項價格不菲且都是消耗品，其中掩膜版最貴，一套中端工藝制程的掩膜版價格大約在50萬美元左右，而一片晶圓的價額也在數(shù)千美元。

掩膜貴還是晶圓貴？

掩膜版是一種由石英為材料制成的，是微電子制造過程中的圖形轉(zhuǎn)移工具或母版，其功能類似于傳統(tǒng)照相機的“底片”，根據(jù)客戶所需要的圖形，通過光刻制版工藝，將微米級和納米級的精細圖案刻制于掩膜版基板上，是承載圖形設(shè)計和工藝技術(shù)等內(nèi)容的載體。然后把這種從掩膜版的圖形轉(zhuǎn)換到晶圓上的過程，想象成印鈔機的工作流程。把光刻機想象成印鈔機，晶圓相當(dāng)于印鈔紙，掩膜就是印版，把鈔票母版的圖形印到紙張上的過程，就像光刻機把掩膜版上的芯片圖形印到晶圓上一樣。光刻需要用到掩膜版，掩膜版就是把設(shè)計好的電路圖雕刻在上面，讓光通過后，在晶圓上刻出圖形。

光刻工作原理

掩膜版的質(zhì)量會直接影響光刻的質(zhì)量，掩膜版上的制造缺陷和誤差也會伴隨著光刻工藝被引入到芯片制造中。因此，掩膜版是下游產(chǎn)品精度和質(zhì)量的決定因素之一。掩膜版的價格主要取決于芯片所選用的“工藝節(jié)點”，工藝節(jié)點越高、流片價格就越貴。這是因為越先進的工藝節(jié)點，所需要使用的掩膜版層數(shù)就越多。據(jù)了解，在14nm工藝制程上，大約需要60張掩膜版，7nm可能需要80張甚至上百張掩膜版。掩膜版層數(shù)多了，不僅僅是因為掩膜板的價格貴，還因為每多出一層 “掩膜板”，就要多進行一次“光刻”，就要再多涂抹一次 “光刻膠”，就要再多一次 “曝光”，然后再來一次 “顯影” 。。。，整個流程下來耗費的成本就大大增加了。

如何降低流片成本？

1.對Foundry體系不了解，缺乏工藝選型的經(jīng)驗和Foundry打交道的經(jīng)驗；

2.主流Foundry準(zhǔn)入門檻高，新興玩家難以申請預(yù)期的工藝或支持，溝通成本高；

3.缺乏系統(tǒng)的供應(yīng)鏈管理能力，尤其在量產(chǎn)產(chǎn)能爬坡階段，對產(chǎn)能、交期、質(zhì)量過于樂觀；

4.產(chǎn)能緊缺情況下，缺乏備貨機制，恐慌性下單或有了訂單再下單導(dǎo)致產(chǎn)能跟不上市場需求。此外，交期的變化、產(chǎn)能的波動都會大大增加初創(chuàng)公司與晶圓代工廠的溝通成本，降低效率。

寫在最后

一個芯片開發(fā)項目，需要經(jīng)歷從產(chǎn)品定義、設(shè)計、驗證仿真一直到最終流片的漫長過程，對此，芯片設(shè)計企業(yè)、制造商以及相關(guān)的行業(yè)服務(wù)平臺和機構(gòu)應(yīng)緊密合作，優(yōu)勢互補，攜手解決困擾開發(fā)者的“流片難題”。