開發一款2nm晶片需要多少錢，貴是貴在哪裡？

據日經亞洲報導，隨著先進製程的持續推進，每個新的製程節點的成本都在提升，並且提升的幅度越來越大。

研究機構International Business Strategies(IBS)的分析認為，下一代的2nm製程的成本將會比目前的3nm製程上漲高達50%，最終導致 2nm 晶圓的價格將達到 3 萬美元。

IBS經過估算認為，建造一座月產能5萬片2nm晶圓的晶圓廠所需要的成本大約為280億美元，而同樣產能的3nm晶圓廠的建造成本約為200億美元。

其中，成本的提高主要來自於ASML EUV曝光機的價格高昂。

因為，2nm製程相比3nm製程擁有更為精細的電晶體結構，如果要保持原有的生產效率，將不可避免的需要使用到更多先進製程製造裝置，而EUV曝光機只是其中一種。目前蘋果仍是唯一一家使用台積電3nm（N3B）製程大批次生產晶片的公司。

IBS 進一步預計，當蘋果在 2025 年至 2026 年推出基於台積電 N2 製造工藝的晶片時，使用台積電的 N2 製造工藝處理單個 300 毫米晶圓將花費約 3萬美元，高於IBS 估計的基於台積電 N3 製程的單個晶圓的約2萬美元的成本。

這種每晶圓成本的明顯增加，將不可避免地使所有基於該製程工藝的晶片成本也將增加類似的幅度。

此外，IBS還認為蘋果目前的3nm晶片的製造成本約為50美元。不過，這個成本資料要高於另一家研究機構的資料。

Arete Research預計，蘋果最新3nm製程的A17 Pro晶片的Die（晶片裸片）尺寸在 100mm^2 至 110mm^2 之間，與該公司上一代 A15 ( 107.7mm^2 ) 和 A16的晶片尺寸（比 A15 大約 5%，約 113mm^2）一致。

如果蘋果 A17 Pro 的晶片尺寸為 105mm^2，那麼一塊 300mm 晶圓可容納 586 個晶片，這使得其成本在不切實際的 100% 良率下約為 34 美元，在更現實的 85% 良率下成本約為 40 美元。

如果按每片晶圓 30,000 美元和 85% 的良率計算，單個 105mm^2 晶片的製造成本約為 60 美元，但這是一個非常粗略的估計。IBS認為，未來的2nm“蘋果晶片”的製造成本將從 50 美元上漲到 85 美元左右。

值得一提的是，頭部晶圓代工廠之間的價格競爭也將會影響到2nm晶片的最終的價格。目前台積電、英特爾、三星都在積極的推進2nm製程的量產。

根據規劃，英特爾將會在2024年上半年量產Intel 20A，下半年量產Intel 18A製程，都將基於RibbonFET（類似GAA）電晶體架構和背面供電（PowerVia）技術，預計相關產品會在2025年上半年上市。

台積電和三星則都計畫在2025年量產2nm製程。相對於台積電目前在尖端製程晶圓代工市場的壟斷地位，三星和英特爾預計將會透過價格戰來進行市場競爭，這也將在一定程度上導致2nm晶圓最終定價可能會偏離預測模型。

當然，晶片的製造成本僅僅只是晶片的全部成本當中的一個部分，尖端製程的晶片的開發成本也是非常的高昂。

根據IBS預測，對於一款2nm晶片來說，僅在軟體開發方面可能就需要3.14億美元，晶片的驗證還需要1.54億美元，再算上購買相關半導體IP的費用，下線成本，以及其他的配套基礎設施和相關服務的成本，將使得總成本可能將達到7.25億美元。

更為關鍵的是，2nm製程的晶片開發需要更為高階的人才，而這種高階人才一直處於供不應求，廠商直接的競爭會進一步導致人才成本的上升。

需要指出的是，以上的預測模型是基於一家沒有預先存在智慧財產權的晶片設計公司來開發2nm晶片的成本預測模型。

而在現實當中，能夠開發2nm這樣尖端製程晶片的廠商，通常都會有比較多的自研IP積累，這將會減少很多外購IP的成本。

另外，隨著EDA廠商紛紛加入AI對於設計工具的支援，將可以透過AI自動化複雜設計流程和加速晶片的最佳化和驗證，進而降低晶片的成本。