芯片制造成本瓶頸浮現，十年前價格就已停止下降

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IT 之家 2 月 4 日消息，芯片行業一直遵循着摩爾定律，即每兩年集成電路上的晶體管數量翻一番，成本減半。然而，這一定律似乎正在失去效力。MonolithIC 3D 公司首席執行官 Zvi Or-Bach 在 2014 年就提出，28 納米制程以後，晶體管的部門成本已經停止下降。近日，谷歌的 Milind Shah 也證實了這一觀點，他的研究表明，自 2012 年台積電量產 28 納米平面工藝以來，1 億門晶體管的部門成本實際上有所上升。

圖源：台積電

谷歌的研究結果顯示，" 晶體管成本下降在 28 納米時停滞，并且代際變化持平。"

多年來，業界對于新制程節點晶體管部門成本的遞減收益一直持擔憂态度。最新的芯片制造工藝，例如 7nm、5nm 和 3nm，需要更復雜昂貴的制造設備，成本動辄數億美元。例如，一台 ASML Twinscan NXE 光刻機就需要 2 億美元。這将尖端晶圓廠的建設成本推高至 200 億至 300 億美元，導致芯片生產成本居高不下。

IT 之家注意到，Milind Shah 在 IEDM 行業展會上展示的圖表顯示，以 28 納米為基準的 1 億門晶體管成本實際上持平甚至有所上升，這種成本停滞使得部分芯片設計不願采用最新制程。相反，将芯片分解成多個小芯片（chiplet）并進行集成變得更具吸引力。例如，AMD 的 Ryzen 桌面 CPU 和英特爾的 Meteor Lake 筆記本 CPU 都采用了這種方式，由 3 到 4 個采用不同制程的芯片組成。

然而，多芯片設計也存在一些挑戰。首先，它們通常比單芯片設計更耗電，不适合移動設備。其次，多芯片集成是一項復雜的工程任務，雖然像 MonolithIC 3D 這樣的公司提供集成衣務，但其成本不菲。最後，先進封裝技術本身也昂貴，而且獲得封裝產能的難度與先進制程不相上下。

雖然新制程不再能降低晶體管成本，但對于無法有效分解或分解難度較大的芯片設計來説，它們仍然具有重要意義。