开发一款2nm芯片需要多少钱？
12月26日消息，据日经亚洲报道，随着先进制程的持续推进，每个新的制程节点的成本都在提升，并且提升的幅度越来越大。研究机构International Business Strategies(IBS)的分析认为，下一代的2nm制程的成本将会比目前的3nm制程上涨高达50%，最终导致 2nm 晶圆的价格将达到 3 万美元。
IBS经过估算认为，建造一座月产能5万片2nm晶圆的晶圆厂所需要的成本大约为280亿美元，而同样产能的3nm晶圆厂的建造成本约为200亿美元。其中，成本的提高主要来自于价格高昂的ASML EUV光刻机数量的增加。因为，2nm制程相比3nm制程拥有更为精细的晶体管结构，如果要保持原有的生产效率，将不可避免的需要使用到更多先进制程制造设备，而EUV光刻机只是其中一种。目前苹果仍是唯一一家使用台积电3nm（N3B）制程大批量生产芯片的公司。
IBS 进一步预计，当苹果在 2025 年至 2026 年推出基于台积电 N2 制造工艺的芯片时，使用台积电的 N2 制造工艺处理单个 300 毫米晶圆将花费约 3万美元，高于IBS 估计的基于台积电 N3 制程的单个晶圆的约2万美元的成本。这种每晶圆成本的明显增加，将不可避免地使所有基于该制程工艺的芯片成本也将增加类似的幅度。
此外，IBS还认为苹果目前的3nm芯片的制造成本约为50美元。不过，这个成本数据要高于另一家研究机构的数据。
Arete Research预计，苹果最新3nm制程的A17 Pro芯片的Die（芯片裸片）尺寸在 100mm^2 至 110mm^2 之间，与该公司上一代 A15 ( 107.7mm^2 ) 和 A16的芯片尺寸（比 A15 大约 5%，约 113mm^2）一致。如果苹果 A17 Pro 的芯片尺寸为 105mm^2，那么一块 300mm 晶圆可容纳 586 个芯片，这使得其成本在不切实际的 100% 良率下约为 34 美元，在更现实的 85% 良率下成本约为 40 美元。
如果按每片晶圆 30,000 美元和 85% 的良率计算，单个 105mm^2 芯片的制造成本约为 60 美元，但这是一个非常粗略的估计。IBS认为，未来的2nm“苹果芯片”的制造成本将从 50 美元上涨到 85 美元左右。
值得一提的是，头部晶圆代工厂之间的价格竞争也将会影响到2nm芯片的最终的价格。目前台积电、英特尔、三星都在积极的推进2nm制程的量产。根据规划，英特尔将会在2024年上半年量产Intel 20A，下半年量产Intel 18A制程，都将基于RibbonFET（类似GAA）晶体管架构和背面供电（PowerVia）技术，预计相关产品会在2025年上半年上市。台积电和三星则都计划在2025年量产2nm制程。相对于台积电目前在尖端制程晶圆代工市场的垄断地位，三星和英特尔预计将会通过价格战来进行市场竞争，这也将在一定程度上导致2nm晶圆最终定价可能会偏离预测模型。
当然，芯片的制造成本仅仅只是芯片的全部成本当中的一个部分，尖端制程的芯片的开发成本也是非常的高昂。
根据IBS预测，对于一款2nm芯片来说，仅在软件开发方面可能就需要3.14亿美元，芯片的验证还需要1.54亿美元，再算上购买相关半导体IP的费用，流片成本，以及其他的配套基础设施和相关服务的成本，将使得总成本可能将达到7.25亿美元。更为关键的是，2nm制程的芯片开发需要更为高端的人才，而这种高端人才一直处于供不应求，厂商直接的竞争会进一步导致人才成本的上升。
需要指出的是，以上的预测模型是基于一家没有预先存在知识产权的芯片设计公司来开发2nm芯片的成本预测模型。而在现实当中，能够开发2nm这样尖端制程芯片的厂商，通常都会有比较多的自研IP积累，这将会减少很多外购IP的成本。另外，随着EDA厂商纷纷加入AI对于设计工具的支持，将可以通过AI自动化复杂设计流程和加速芯片的优化和验证，从而降低芯片的开发成本。
编辑：芯智讯-浪客剑