說到大家對芯片制造有兩個刻板印象:第一,芯片就是沙子變來的;第二,造芯片只要有光刻機(jī)就行。
但其實(shí)還有一個更普遍的刻板印象——認(rèn)為芯片是高精尖產(chǎn)物,天生就貴。
可你低頭看看身邊:鼠標(biāo)、鍵盤、充電寶、耳機(jī)、口袋里的門禁卡,里面全藏著芯片。
它們有的論斤賣,單塊價格低至幾毛錢;另一邊,手機(jī)CPU、AI芯片,卻能賣到幾百上千塊,貴的甚至上萬元。
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圖片來源:AI生成,圖片僅作示意
同樣叫“芯片”,價格差出成千上萬倍,到底差在哪?
生活里的 “白菜價芯片”
比想象中多得多
你每天至少接觸20顆廉價芯片,只是沒見過它們。它們在哪里?
剛睡醒,你用遙控器把空調(diào)關(guān)了,走進(jìn)衛(wèi)生間拿起電動牙刷,順便踩上體重秤。然后你來到廚房,用電熱水壺?zé)纤?strong>電飯煲里預(yù)約的粥已經(jīng)煮好了。出門前,你習(xí)慣性檢查一遍——手機(jī)、耳機(jī)、車鑰匙、充電寶、門禁卡。
好了,你剛剛已經(jīng)跟無數(shù)芯片打過交道了。
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圖片來源:AI生成,圖片僅作示意
簡單控制類:遙控器按鍵、門禁卡識別、計(jì)算器運(yùn)算、玩具發(fā)聲、LED燈亮滅,0.1-1元。
功能模塊類:耳機(jī)連接配對、電飯煲控溫、電風(fēng)扇檔位調(diào)速、空調(diào)接收信號、充電寶充放電、電動牙刷的電機(jī)驅(qū)動,1-5元。
如果你拆開手機(jī),除了SoC這個核心,里面同樣有各種相對廉價的芯片:屏幕顯示要有顯示驅(qū)動芯片,指紋解鎖要有指紋識別芯片,連上5G網(wǎng)絡(luò)要有射頻芯片……
它們幾乎不被提起,但沒有它們,手機(jī)就是一塊磚。
芯片世界,各司其職。手機(jī)、電腦不僅需要高性能芯片,同樣需要簡單可靠芯片。沒有高低貴賤,只有適配與否。
是什么決定芯片
是“幾毛”還是“上千”
幾毛錢一顆的芯片,和幾千塊的CPU,原材料都是硅,憑什么價格差出上萬倍?我們拆開來看——
第一,干的活不一樣
第二,造的難度不一樣
第三,產(chǎn)的數(shù)量不一樣
一個“偏科學(xué)生”,一個“超級學(xué)霸”
功能越簡單,芯片越便宜。
便宜的芯片非常偏科,幾乎只會做簡單事:遙控器里的編碼芯片只等你按下按鍵,發(fā)出信號;電飯煲里的控溫芯片只檢測溫度,到了就斷電,低了就加熱;門禁卡里的NFC芯片被讀寫器掃到時,就喊一聲“到”。
貴價芯片相當(dāng)于超級學(xué)霸,比如電腦CPU,可以同時跑幾十個程序、處理4K視頻、玩3D游戲、跟內(nèi)存硬盤網(wǎng)卡等各種設(shè)備溝通;又比如高端存儲HBM,把存數(shù)據(jù)、取數(shù)據(jù)做到極致的深度。一顆高端芯片里,往往藏著幾百億個晶體管,功能復(fù)雜得多,設(shè)計(jì)難度也更大。
一個“小平房”,一個“摩天大樓”
工藝越成熟,芯片越便宜。
你抽屜里舊鼠標(biāo)的那顆幾毛錢芯片,用的制程可能是180nm——這是2000年奔騰電腦的工藝水平。便宜的芯片,用的都是成熟工藝——28nm及以上的制程,甚至180nm,它們生產(chǎn)設(shè)備便宜、工序簡單、幾十年前的產(chǎn)線就能造,幾乎零失誤。
旗艦手機(jī)的SoC芯片,采用5nm、3nm甚至2nm的先進(jìn)制程,設(shè)計(jì)復(fù)雜,研發(fā)費(fèi)用高昂,產(chǎn)線投資上百億元,設(shè)備精度要到原子級別,工序幾百道,良率爬坡以年為單位,身價自然就高。
一個“批量日用品”,一個“限量奢侈品”
產(chǎn)量越大,芯片越便宜。
便宜的芯片,個頭小、產(chǎn)量大。NFC芯片可以做到3mm×3mm,比一粒米還小。一般來說,同樣的12寸晶圓,切NFC芯片能切出數(shù)千顆甚至數(shù)萬顆,切CPU只能切出幾百顆。而NFC芯片一年產(chǎn)量幾十億顆,產(chǎn)線一開,每顆成本只有幾分錢。
貴的芯片正好相反,個頭大、產(chǎn)量少。生產(chǎn)時只要有幾顆出問題,整片晶圓的成本就會全壓在剩下能用的芯片上,單顆分?jǐn)偟某杀咀匀痪透摺?/p>
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圖片來源:AI生成,圖片僅作示意
芯片的世界
其實(shí)是一個金字塔
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圖片來源:AI生成,圖片僅作示意
塔尖是昂貴的CPU、AI芯片、高端存儲,引領(lǐng)著科技向上突破;塔基是幾毛一塊的日用芯片,筑起我們觸手可及的便利。
我們既研究面向未來的高端芯片技術(shù),也關(guān)注那些支撐起數(shù)字化生活的低端芯片。因?yàn)榭萍嫉臏囟龋粌H在于它能跑多快,更在于它能讓多少人的生活變得更好。
電飯煲準(zhǔn)時煮好飯、遙控器一按就響應(yīng)、門禁卡一刷就開門,背后都有這些“白菜價芯片”在默默運(yùn)行。這些藏在日用品里的芯片,價格低到可以“忽略不計(jì)”。正是它們,讓九塊九的耳機(jī)、百來塊的家電成為可能,組成了普羅大眾的數(shù)字化生活。
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有趣的是,這些看似身價懸殊的芯片,如今卻面臨著共同的“通脹”壓力。當(dāng)上游的銅、銀等原材料價格上漲,晶圓代工和封測的成本同步攀升,漲價潮便無差別地從塔尖傳導(dǎo)至塔基,不少M(fèi)CU(微控制器)也紛紛提價15%到50%。
只是“白菜價芯片們”本身的基數(shù)低,漲價分?jǐn)偟浇K端產(chǎn)品上也不過幾塊錢的變動,消費(fèi)者感知并不強(qiáng)烈,遠(yuǎn)不像存儲芯片、高端芯片漲跌那樣牽動整個市場的神經(jīng)。
請問
你還知道什么生活中的“白菜價芯片”?
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來源:季華實(shí)驗(yàn)室進(jìn)校園
編輯:Bingbing
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