芯片流片为何比量产贵？需要新建生产线吗？

　　前面的回答，要么不深入，没有说清楚芯片流片为什么贵，要么完全跑偏了，认为流片比光刻还重要，拜托，流片也需要光刻，没有光刻，哪来的芯片？所以忍不住来补一发了。
　　关于流片，芯片设计行业有许多传说，而且一个比一个精彩刺激：一次流片成功的，老板的心情类似于买双色球中一等奖；两三次流片还不成功的，老板只能宣布关门。
　　开场完毕，进入正题：什么是流片？
　　这么说吧，你带领团队辛辛苦苦设计了一款芯片，尽管用软件验证过，看起来没啥问题，但还是不敢拍胸脯保证，怎么办？找晶圆代工厂小批量试制，封装、测试，找BUG，根据BUG修改设计。
　　这个小批量试制芯片就是流片。可以看出，流片的作用主要有两个：
　　找设计BUG，防止在大批量生产时BUG暴露，带来不可挽回的损失；
　　验证设计功能是否实现，或者实现了多少。
　　既然流片是正式生产前的试生产，为什么会那么贵？
　　因为芯片生产不同于普通制造业。普通制造业比如生产汽车、家电，要造原型机，花费主要在零配件制造，装配的成本并不高，如果零配件可以通用的化，原型机的生产成本还会更低。
　　但是，芯片生产是没有零配件一说的，是按设计版图，一次制造完成，生产10片芯片和生产1千万片同样的芯片，需要的生产流程、动用的机器设备完全一样，所以：流片何止是贵，流一次片就相当于烧一遍老板的钱包！
　　在流片的成本细项中，机器设备使用成本、化学药液费用等都不是大头，这才几个钱啊！
　　以现在最贵最先进的EUV光刻机来说，每年折旧费用大约1。4亿元人民币，每小时折旧费用大约是15982元，以此估算，1台EUV光刻机的开机费每小时大约3。2万元（按100毛利估算）。
　　而1台EUV光刻机的量产吞吐量为每小时光刻250片12英寸晶圆，每片晶圆至少可以切割300个die（未封装的芯片内核）。
　　也就是说，流片的话，光刻机工作1小时的产量就绰绰有余，完全能够满足流片的验证需求。换句话说，光刻机使用费用并不是流片的成本大头。那么，流片的成本大头在哪儿呢？答案是掩膜（Mask）！
　　简单说，掩膜就是光刻加工模板，相当于胶片照相机时代的底片，上面是密密麻麻的芯片电路。光刻机的工作就是将掩膜上的电路图，由光刻胶转写显影，再刻蚀之后，转移到硅片上。
　　现在生产高档芯片用到的掩膜是非常昂贵的，一块EUV掩膜版的价格大约是500万美元，是DUV掩膜版的8倍。随着EUV光刻技术进入量产阶段，相应的掩膜版价格也在降低，但最低也在200万美元片左右。
　　由于高档芯片内部结构复杂，多采用多层布线结构，每一层都需要2到4张掩膜，因此一套芯片大概需要超过10张掩膜。按此估算，像麒麟990种需要EUV光刻技术的芯片，一次流片仅掩膜就要烧掉至少2000万美元，骁龙765或麒麟810采用DUV光刻技术的芯片，一次流片要烧掉掩膜费大约625万美元。
　　当然，中低档芯片的掩膜费没这么贵，但流一次片的掩膜花费也要好几百万元人民币起步。对小的芯片设计公司来说，这特么不是一般的贵，是要命的贵。
　　对大的芯片设计公司来说，虽然家底厚，但也经不住反复流片的烧钱。某国产手机的芯片据说流片5次也未成功，到现在也未推出第2代，团队重组，大概烧钱太多，老板受不了了。
　　一颗芯片从设计到量产，最贵的地方就在于流片环节了，因为当芯片完全设计出来以后需要按照图纸在晶圆上进行蚀刻，才用什么样的制程工艺，多大尺寸的晶圆，芯片的复杂程度都会影响这颗芯片的流片成功率和成本，而且许多芯片都不是一次就能流片成功的，往往需要进行多次流片才能获得较为理想的效果，但是这些失败流片也都是一笔费用。
　　芯片设计和芯片制造一般都不在同一家厂商，像英特尔这样同时具备芯片设计和制造的少之又少，比如华为的麒麟芯片就需要交给台积电来代工制造，而且越先进的制程工艺流片费用越高，据说麒麟985用台积电7nmEUV工艺的流片费用至少在3000万美元，这就是因为越先进的工艺流片风险和费用越大，如果是采用16nm或者28nm较老工艺的芯片，那么流片费用也会大大降低，可能几百万美元就足够了。
　　如果一颗芯片流片成功，良品率也达标，那就可以进入量产环节，芯片量产后就相当于复制粘贴一般（当然实际也没这么简单），一颗颗相同的芯片就会快速的在晶圆上不断的蚀刻并切割出来，经过测试后正常芯片就会进入封装环节，而有瑕疵的芯片就可能被废弃，量产环节成本大大降低，只要产量足够大，原本高昂的流片成本就可以被巨大的数量平摊，成本就会不断降低，即使是扩展生产线，只要数量达到一定级别，额外生产线的费用不算什么。
　　芯片的设计和生产都需要用到顶尖的技术
　　芯片的研发是极其烧钱的事，如果没有巨量的资金，那是想也不敢想的事。芯片的流片其实是就是芯片的试产，任何产品的试产都会比量产贵。由于芯片的特殊性，流片是需要很多资金支撑的，有些公司流片几次不成功就直接倒闭了。任何新的产品和新的技术的试产和量产都需要建立新的生产线，芯片也不例外。
　　生产芯片用到的材料、技术、设备都是最尖端的科技，就以最先进ASML光刻机来说，一台就要几亿美金一台，有钱还买不到。流片一次就会占用芯片工厂大量的设备和资源，你说芯片流片能不贵吗？芯片是怎么生产出来的？
　　生产芯片需要用到晶圆，晶圆的成分是硅，其实就是沙子，材料那么普通，应该很便宜才对啊？那就大错特错了，制造晶圆需要把硅元素提纯至99。999。通过很多步骤净化得到了电子级硅（EGS），最后得到的是硅锭（Ingot），这种工艺出来的硅锭是圆的，然后进行横向切割，得到我们常说的晶圆（Wafer），的以晶圆都是圆形的哦！
　　晶圆出来后，就要涂上光刻胶，光刻胶必须涂得非常平。光刻胶和涂光刻胶的设备也不是一般公司能做的。然后就要进行光刻，这需要非常高的技术水平和非常先进的光刻机，没有先进的光刻机根本做不出来，ASML公司最先进的光刻机几亿美金一台，钱不是问题，关键我们买不到！！
　　美国花那么大力气阻止中国购买ASML的光刻机，目的就是阻碍中国的半导体制造业的发展！
　　光刻后就要在紫外线（UV）之下曝光，然后溶解暴露出来的晶圆，剩下光刻胶保护的部分，是不是有点像PCB的生产工艺呢？
　　还面还要进行离子注入，电镀、抛光、测试、封装的工序，才可以得到我们看到的芯片！
　　芯片整个流片的过程和正式生产过程是一样的，用到的材料、设备、工艺都是一样的，但流片是试产，用的时间更长，成本率更低，还可能是失败的。所以流片比量产贵多了！
　　1、有一个概念需要清楚一下，一个试生产，一个是量产，试产的过程中需要人员来调试产线，针对产品来优化产线，也可以说是完全的新建一条产线；量产是已经调试好了产线，已经可以达到生产的地步，过程中只需要注意改进的点，基本不会大变。
　　2、由此而来，流片就是试产，对于生产企业来说，试产我要人员调试，时间不定，不亏钱的前提下，费用肯定是比量产要高；量产的话，是已经得知了每道工序的耗费时常以及生产成本，量大只要能保证一定的利润率在内就可以。
　　3、芯片行业的生产流片与传统电子行业不同，如流片需要光罩、蚀刻等费用很高，如果采用先进的生产工艺如14nm、7nm产线除了高费用，还要公司规模足够大才会有生产厂商来接受定制，如果流片中出现工序失败导致流片失效，更改与改进工艺将耗费更高。
　　针对以上几点，不只是芯片很多产品的试产费用都比较高，量产费用会相对合理。
　　流片其实是芯片生产过程中最为重要的一环，比光刻还重要。光刻只是决定了每一个硅半导体开关直接的最小距离，而形成这一距离就需要流片腐蚀，腐蚀完成还有填充隔离材料，添加导电材料，这样一系列工艺下来，才能形成栅格完成芯片初步制造。
　　试流片很贵，是因为每一次流片时，需要大量的化学溶液，清洗液，定影液，显影液，洗消液，腐蚀液，洗消液，填充液，洗消液，导电液，定影液，显影液，洗消液，清洗液等，堆层跟这个类似，只不过需要腐蚀出穿空，以便层与层之间，可以导电连通。其中每一种化学溶液都是保密配方，特殊调配，价格昂，同时都是剧毒物质。基本上是一次性使用，很难回收再来利用。制备需求不同，配方也就不同。
　　一千克几百美元或上千美元，几吨或几十吨下来，价格是相当的惊人。
　　流片成功与否，还在与硅晶体生成时的稳定性及流片池的稳定性。每一张硅晶片照片时，每一个将来的芯片，都是人模人样。可是，一旦进入腐蚀池，洗消池就原形毕露。不稳定的硅就被腐蚀洗消掉了，成了麻子脸坑坑洼洼的。
　　等整张硅晶圆片，流片，切割，检测完成后。那些麻子脸，能用的就成了中低端产品。长得好，体质强的成了高端，长得一般，体质还行，成了中端产品。实在不行的，只能报废处理。计算核心还能用的，那就是新产品咯。
　　开核福利，基本没能耐。一般都硬件屏蔽了，就是没有导线连通，都已经从新东方毕业了。庖丁解肉，刀法凌厉。想开也可以，除非你能逆向无损拆解，把那些有瑕疵的单元连通，再原样封装起来。不过，也许你会白忙活一场。有瑕疵，就意味着不能正常运行。噗，烧了！
　　台积电和三星的流片工艺，只能说是中规中矩，没有英特强。这也就是英特带K字头CPU，很能超频的原因。光刻，只能让你在一个小地方堆更多的东西。优秀的流片工艺，才能让你实现这个目标的同时，还能减少传导损耗，高频率，多层堆叠。
　　硅晶体的生成工艺，目前也就只能想法加大直径，至于晶体稳定性，只能交给老天爷了。
　　很高兴能够看到和回答这个问题！作为一个科技爱好者，我每天都在关注科技圈的消息，收获还是蛮多的，下面我将就这个问题说说自己的看法！芯片流片为何比量产贵？
　　在芯片制造中，流片其实比光刻更重要。光刻只是直接确定每个硅半导体开关的最小距离，而这个距离的形成需要层压刻蚀，刻蚀完成后填充绝缘材料，增加材料的导电性能，才能形成一系列的格栅，完成初始晶体的制作。。。
　　一块芯片从设计到生产，是最昂贵的层压环节，因为当完全设计好芯片后，需要根据图纸进行刻蚀，在其中再使用晶圆工艺，晶圆尺寸是多少，以及芯片的复杂程度都会影响到电路的成功率和成本，很多都不是一次性的。通常要用很多次芯片流片才能达到理想的效果，如果流片没有成功，对于设计方和代工方都将是一笔巨大的损失。
　　在性能相同的情况下，更先进的制造技术也会增加硬件芯片的成本，大约14nm工艺3亿台切割机，10nm工艺估计10亿个Mask芯片会用到3050个灯帽。每个灯罩的成本是几百万元，开始几乎花光了所有的钱。而灯罩只能用来生产水晶，所以成本要由设计师来承担。事实上，也有其他原因：比如，制作光刻机的技术是外部垄断的，国家没有。因此，很多供应都落在了国外供应商身上。光刻机一直是晶体制造中最昂贵的部件之一，由于多层光刻机等的发展，技术上受到限制。下图所展示的是荷兰阿斯麦尔公司生产的光刻机，作为生产芯片的关键设备，其售价达到了上亿元每台，高额的售价让很多企业望而却步！
　　芯片在每一次的流片过程中，其中的每一道工序都需要大量的化学溶液，清洗液、固定剂、显影剂、清洗液、酸洗液、清洗液、填充剂、清洗液、水流、固定剂、显影剂溶液、清洗液等，才能使面罩层在空隙中分解、渗透，使面罩层与导电层连接。这些化学溶液每一种都有秘密的配方、特定的分布、价格和剧毒物质。大多数是一次性的，难以再生和使用。制备需求不同，配方也不同。
　　一般来说，芯片设计和芯片生产没有像英特尔那样的厂家，而芯片设计和制造越来越少，如中国的华为的海思麒麟芯片，需要转移到电子替代品的生产地。此外，改进后的层流技术成本较高，据说华为的海思麒麟985采用的是固定式7nmEUV工艺，至少需要3050万美元的铸锭成本。
　　在层流生产过程中，人员需要对生产线进行调试，对产品进行优化，也可以说是一条新的生产线，生产一直在调试，要达到生产水平，工艺上需要注意改进点，基本上不会有太大的变化。芯片流片成本高，我们还需要新建生产线吗？
　　半导体芯片制造是一个非常烧钱的行业，可能大多数人都知道这一点，但通常认为应该准备几十亿或100亿人民币为例，而事实上，先进的半导体芯片生产线往往投资超过101亿美元。每月1美元左右，而真正的满产（每月约3万片华夫饼）不超过1001亿美元。据公开报道，第一条商用最先进的纳米芯片生产线在收电前投资12亿美元，指出这也只是基于每月2万片华夫饼的生产力，然后计划在2022年开始生产3种纳米芯片，投资超过251亿美元，近2010亿人民币。这还只是初步的投资费用，人才引进，人力资源管理费用，设备管理费等也是一笔不小的支出，只靠企业自己投资和管理是一件非常难以实现的事情。
　　半导体芯片制造是一个非常火爆的行业，大多数人可能都知道这一点，但普遍的共识是，你要做好几十亿或100亿人民币的准备，而事实上，先进的半导体芯片生产线投资往往超过100亿美元。
　　我们可以看到，建立芯片流片生产线耗资是非常大的，动辄上千亿的投入，即便建成了也需要面临失败的风险。我认为在当前形势下，我们勒紧裤腰带也要尽快建立自己的芯片生产线。不然我们终将面临随时被人卡脖子的风险。国内的大企业，像华为有必要腾出资金建立属于自己的芯片生产线，其他的小企业可以一起合伙融资建立自己的芯片生产线。我相信，在大家的齐心协力之下，我们终将打破被动的局面！
　　以上便是我的一些见解和回答，可能不能如您所愿，但我真心希望能够对您有所帮助！不清楚的地方您还可以关注我的头条号每日精彩科技我将竭尽所知帮助您！
　　码字不易，感觉写的还行的话，还请点个赞哦！
　　芯片设计相当于写剧本，流片相当于拍电影，芯片生产相当于拷贝影片！
　　可能很多人都奇怪，为什么芯片流片越来越贵，而生产出来芯片成本却没那么高？这是因为流片就是试生产，设计和生产线都是最新的，而流片并不能保证成功，所以出来的产品也不多，万一流片失败，一切得从头再来，这一切都是流片成本高的原因。
　　而芯片真正生产却完全不一样，生产线以及设计都已确定，这样固定成本已经稳定，接下来就看生产速度能有多快以及它总共能生产多少，生产得越多，平均下来成本就越低，这就造成了越先进的制程流片成本越高，而已经过时的制程成本越低，因为越新制程生产线价格越高，并且越容易流片失败，而成熟老旧的制程却不会这样。
　　流片要专门做掩模板，还要等其他要流片的测试芯片一起以降低成本，工艺比批量生产复杂一些。
　　工业化的年代，产量决定成本！数量足够大，可以分摊，单体成本可以降低到一定水平！流片相当于做模具，成本必然高，量产过之后，大量单体无限分担成本，必然便宜！