生产成本因素

 

下表中列出了典型的成本因素对300mm直径的晶圆成本的贡献(芯片良品率尚未测出)。各个百分比会随晶圆和特征图形尺寸、自动化程度以及工艺步骤的数量变化。折旧率在芯片制造行业是很高的,因为那些昂贵设备的有效寿命比较短。直接材料包括晶圆,其他项包括一般管理费用。

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在任何关于晶圆成本因素的讨论中,人们自然会对实际的成本感到好奇。这个数字会随生产线的不同面变化。器件的复杂程度以及产品在成熟周期中的位置不同,都会引起生产线的差异(参见下图)。产品和工艺越成熟,良品率就越高,同时设备的折旧因素会越低。新的产品往往会受到操作工的经验不足、设备不够稳定,以及新工艺的发展不良等影响。晶圆的量和类型对成本有重要影响。大批量的产品,如DRAM,由于生产效率很高,一般会有最低的以每个晶体管或每片晶圆计算的成本。而ASIC晶圆制造的成本会高一些,因为其产量较小,而设计和加工的成本却由于多变的产品组合而变得很高。成本的范围从分立器件和简单的集成电路所需的100美元左右,一直到高端产品的数千美元。

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良品率

 

总体制造良品率(参见后面的介绍)决定了诸多的成本因素如何影响芯片的最终成本。如果芯片的良品率很低,每片芯片的成本会上升。不仅固定成本会分散到更少的芯片上,非固定成本也会因为芯片上要使用相对更多的材料而增加。当良品率计算到成本中时,术语上称为“有良品率的芯片成本”(yielded die cost)。当生产晶圆的成本不考虑芯片良品率时称为“未有良品率的芯片成本”(unyield die cost)。

 

芯片成本是晶圆尺寸、芯片尺寸和晶圆分拣良品率的函数。一片拥有300个芯片的晶圆,如果制造成本是3000美元,则未有良品率的芯片成本为每个芯片10美元。如果芯片的分拣良品率是50%,芯片成本上升到每芯片20美元(3000美元的晶圆成本分配到150个有功能的芯片上)。将分拣良品率提高到90%可以将芯片成本降到11.1美元。

 

市场的压力要求晶圆制造的企业用最快的速度将晶圆的分拣良品率达到90%或更高一些。下图显示了不同水平的DRAM存储器在从研发到完全生产的过程中良品率上升的情况。

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