微电子生产的微妙之处 Bashny.Net

可能很多不止一次想过，为什么处理器，显卡和主板，我们在卖场选购 - 设计和制造在俄罗斯任何地方，但不是？为什么，真的，我们只能油泵？

多少钱启动生产芯片，为什么在22纳米工厂的存在，世界各地的大多数芯片仍是“过时”的180纳米，500纳米的设备？

如何生产微电子多少是值得的？

晶体管被吸引用设备所谓步进机或扫描仪通过光刻法在晶片上。步进 - 绘制一帧（最多26x33mm）完全，然后移动到一个新的位置。扫描器 - 同时和移动掩模板，使得在每个时刻只有一个窄的平局“行”中的帧的中心，光学系统的这样的像差较少受图像。主要特点步进机/扫描仪 - 光的波长，这是他们的工作（对于水银灯i线 - 为365nm，则受激准分子激光器 - 248nm的和193nm的），以及透镜的数值孔径。的波长越短，而较大的孔 - 小细节可以得出透镜按照与衍射极限：





例如，目前最先进的扫描仪1 ASML 1950i NXT具有193纳米的波长和1.35的数值孔径，以及K1 = 0.4（用于光刻正常值没有“技巧”）中，我们得到57nm的理论分辨率。施加花样像相掩模，多重曝光，光学邻近校正，离轴照明，光偏振 - 起床到22纳米最小元素。

其他选项步进机/扫描仪 - 性能（它们可以多少每小时板处理多达220板），并对准误差（多少纳米片射门相对于一个给定的位置上的板的定位在现代扫描器 - 至3-5nm）。<比Br / >
步进机/扫描仪打印减少此处的4-5倍的图像是一个掩模（一个玻璃板用图片芯片尺寸约15x15sm）在精确限定的位置。

印刷操作模式（具有不同的掩模）必须重复〜10（为最简单和旧芯片）到〜40倍，以形成在芯片上的所有层（从晶体管本身开始，用2-10层的金属化合物的结尾）。经过各种处理操作的光刻板之间 - 温暖他们在烤箱1100度，蚀刻溶液和等离子体。输出保持板切割成单个晶体，并放置在一个测试外壳。

“冷寂”技术措施的最小拉伸元件的尺寸（晶体管的部件，如快门 - 可以是小于或大于这个数字越大 - 即足够量的条件）。很显然，在更小的晶体管 - 越快芯片，更晶体将适合于所述板（但不总是需要的最大速度）
。
现在，开始缓慢而痛苦的过渡到EUV光刻用为13.5nm和反射镜光学波长。 EUV扫描仪，而更昂贵，比平常慢的193nm，并且刚刚开始超越他们达到的分辨率。

您的处理器是多少呢？

图 - 粗略估算，准确的说，无处没有NDA。

从2万到10万美元一年或更多 - 每个工作站开发芯片软件许可证。这当然是可能的，偷的，但背后的这一切在轨道附近。

下一步 - 制作面具。他们不应该有任何的伤害，他们的生产是非常昂贵：从〜$ 7'000每套为筹码，在1000nm的〜10万美元的芯片，在180纳米和高达〜$ 5'000'000的芯片32纳米。但是，从第一次的芯片可能会无法正常工作 - 并发现错误口罩必须重做后。部分这个问题可以通过将测试芯片的许多客户在同一组口罩来处理 - 那么每个人都会得到测试芯片一点点的1 / 3-1 / 10的价格整套口罩（这就是所谓的班车或MPW - 多项目晶圆）。

生产每块板为$ 100-400为〜1000美元的180nm和比较老的技术，在1000纳米到约5000美元的最先进的（除了纳米这里有技术的冲击和复杂 - 简单的逻辑更便宜的闪存比较昂贵，但有时）。这里同样重要的是要记住和约板的尺寸：最现代化的生产正与一个直径为300毫米板 - 它们是200mm晶圆约两倍的面积（其现在用于在俄罗斯在美光，积分，并且在昏暗的未来埃-T），和最后一个约两倍，更多的老150毫米。平板大尺寸可以让你获得更低成本的芯片大订单为手势板100的制造数量是大致相同的，不管直径（它的原因之一，据乐观估计，2018年的计划过渡到先进的制造450毫米晶圆）。

假设我们想开发一个或多或少现代技术的商用28 / 32nm的一个x86兼容处理器（或任何其他相对复杂的芯片）（22nm制虽然存在，但商业订单，直到地方 - 使接入技术，有时是作为爱：钱是不出售）。问题专利忽略的成本，这通常是一个很伤感的话题。假设你需要制定一个神话般的200人年（这是，如果我们做一个温和的处理器，并没有打算在首位）。

许可证软件 - 50K $ * 100 = 500万美元（粗略估计，并不是每个人都需要一个许可证）
。 薪水开发商 - 说3K $ * 1，5（税）* 12 * 200 = 1080万$
在MPW试运行 - 2 * 150万$
使口罩批量生产2 * 500万=千万美元$（2 - 因为无论你怎么努力 - 在第一时间会来）

总 - 28800000 $

这是所谓的非重复性工程（NRE） - 不依赖生产量和活动的成功对一次性费用。

如果处理器，我们已经把200平方毫米领域，制版技术的32nm 300mm直径价值$ 5000，那么我们将得到的板二百分之七万零六百九= 350晶体（上限），其中的工作会说300。也就是说，晶体的成本 - 16.6 20元korpusirovki之后。多少钱，现在可以这样的处理器出售？ 50美元？百美元？扣除税收和标记的商店...

现在的问题 - 卖多少钱这样的处理器来弥补我们的NRE，贷款，税收利益，等等？百万？ 500万？和主要的问题 - 是否有任何保证，这500万的处理器就可以卖，因为比赛没有任何费用产生500万以上有其成品
？
这是一个企业的这样一个地狱原来 - 巨大的资本支出，巨大的风险和合理的利润的最好的。

中国 - 解决了这个问题上他们自己的方式，他们决定把所有学校的电脑用的处理器和Linux - ，问题就解决了​​生产量（（1）（2））。

因此，主要的问题创建的芯片时 - 这不是如何以及在哪里生产，以及如何发展，谁再卖数以百万计的最终产品的单位？多少的费用是建一个工厂？

现代化厂房的成本获取到5元左右十亿以上。获得这样的总和，因为许可证和其他固定成本的成本是不强烈依赖生产的体积 - 和有利的是具有大的生产成本“变淡”过大量的生产。和每一个现代的扫描仪（这实际上吸引这些细节22-32nm）耗资60-100mln（大型工厂可能有几十个）。原则上，5mlrd - 没有那么多钱在全国范围内。但当然，没有人会花5十亿没有了投资回报率的明确计划。而出现这样的情况 - 尽管这个行业的复杂性，只有具有明显的垄断利润（台积电，英特尔，三星和其他一些）工作，别人几乎入不敷出。

它只是不适合在我的脑海 - 它是如何投资数十亿美元，而且很难击败他们吗？原来，一切都很简单 - 全球微电子残酷补贴的产业 - 植物不断乞求免税和税收抵免和反倾销（在中国走得更远 - 中芯厂始建公费，接着就“管理” - 他们称之为反转BOT模式）。每一个新技术的出现后（45纳米，32纳米，...） - 第一工厂垄断者有她切的基本收入，和那些谁前来2-5-10年开始后 - 以成本几乎工作。其结果是，赚钱这里是非常困难的（不垄断，不补贴）。

这似乎已经意识到在俄罗斯 - 和大项目的微电子工厂已被推迟，并建立小规模生产 - 赔钱，如果你失去他们一点点。甚至3000元不等片，制作了美光 - 头覆盖的门票和防御地下（地铁票水晶消费量的大小0.6x0.6mm的，得到87'000票在地铁1 200mm晶圆 - 而是关于门票的心酸史地铁，我会在以后的文章中讨论）。

流行的看法相反，对所售设备在俄罗斯微电子特殊的限制是不是 - 杰克逊 - 瓦尼克修正案，美国总统每年暂停征收，只需要接受定期的出口许可证。萨米设备制造商有一个既得利益赚更多的钱，而踢自己为他们的部份许可证。但当然，没有钱没有人做任何事情。所以，你的钱 - 每一个心血来潮

但是，我们必须记住，你的工厂不保证生产的完全独立，和更便宜的国外生产：成本主要是技术/执照和购买设备的成本 - 如果他们的技术和设备也没有了，所有的进口 - 然后得到更便宜不能。很多用品在任何情况下都需要进口。单独的痛点 - 生产口罩，只有非常大的工厂可能有“他”的生产口罩
。
多少纳米的快乐所需要的？

很多人认为 - 即从英特尔和22纳米，90纳米，我们 - 我们是无可救药的落后，张贴拖拉机......但还有另一面硬币：看，例如在同一个主板：有数百个半导体器件 - MOSFET-S，司机，芯片供应任何支持的细节 - 几乎所有的人都缺乏技术和1000nm的。所有工业电子和航天和军用集成电路 - 为180nm技术和较厚的几乎100％。因此，仅针对的CPU（这使得因为高风险和高阈值，以市场上很困难/昂贵），和各种“zhopogreek”（的iPhone等）所需要的最新技术。如果发生战争，俄罗斯将失去进口 - 没有“zhopogreek”能活着，但没有工业，航空航天和军工电子 - 没有。即事实上，我们看到的东西都是为国家尽可能多地在俄罗斯进行的关键（或购买在商店），然后，没有这一点，将有可能生活在极端的情况下 - 进口

还有其他一些因素 - 掩模的成本相同。如果我们需要做一个简单的芯片，做一些为它生产的32纳米面膜价值500万美元 - 可能是有益的，如果该芯片然后产生成百上千数百万份的发行量。如果我们只是需要10万筹码 - 更有利可图，以节省口罩和生产芯片的“厚”的技术。此外，该芯片具有焊盘，它们被连接到芯片的端子 - 减少他们不通，因此，如果芯片区域相媲美的接触垫的面积 - 事做在薄芯片技术也没有意义（当然，除非“厚规范”符合要求速度和功率消耗）。

作为一个结果 - 芯片在世界上绝大多数是由“厚”技术（350-500nm和较厚），以及数十亿美元的芯片留下出口到俄罗斯工厂（虽然主要是在板的形式）来完成 - 相当多的需求和销售的（这样父卡和手机有我们的芯片和功率晶体管 - 但在国外的名字）
。
最后，美国的F-22猛禽，直到最近飞到处理器英特尔960mx，于1984年开发，生产于美国当时的标准1000-1500nm - 人很嗡嗡嗡什么美国人把在落后的机载电子设备（不过，还好，有点嗡嗡嗡）。主要事实不是纳米，和参考的最终产品条款的对应关系。

摘要

市场经济的精灵和微电子制造 - 弱相容的东西。越挖 - 越少，你可以看到市场上，更多的补贴，卡特尔，专利限制和其他乐趣“自由市场”。企业在这个行业 - 是一大头痛，生产过剩和利润只有垄断的巨大的风险永久性危机。

这并不奇怪，在俄罗斯正试图有一个小的，但它的生产保持独立性，输较少的钱。两者都不赶到市场状况不会说话。

嗯，不是所有的芯片都22-32nm生产，更有利可图的绝大多数生产，因为口罩和产量的成本较旧的180-500nm设备的芯片。

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