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7nm EUV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30-50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7nm EUV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！