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不久前,我研究了ASIC,结果如下:
每个人对“ ASIC”一词都有不同的定义。大致分为三类:FPGA转换,“常规” ASIC和“完全定制”。不出所料,这些是按价格增加和性能提高的顺序进行的。
在描述这些是什么之前,让我告诉您如何制造芯片...芯片具有4到12+个“层”的任意位置。底部的3层或4层包含晶体管和一些基本的互连。上层几乎完全用于将事物连接在一起。“面罩”有点像PCB的光蚀刻中使用的透明胶片,但是每个IC层只有一个掩模。
当谈到做一个ASIC,掩膜的成本是巨大的。一套口罩(8层,35至50 nm)运行一百万美元的情况并不少见!因此,知道大多数“便宜”的ASIC供应商竭尽全力降低掩模的成本就不足为奇了。
FPGA转换: 有些公司专门从事FPGA到ASIC的转换。他们所做的是有一个稍微标准或固定的“基础”,然后对其进行自定义。基本上,所有客户的芯片的前4层或5层都是相同的。它包含一些类似于常见FPGA的逻辑。您的“定制”版本将在其顶部具有一些其他层用于路由。本质上,您正在使用他们的逻辑,但是以一种适合您的方式将其连接起来。这些芯片的性能可能比起步的FPGA快30%。在“一天”中,这也称为“门之海”或“门阵列”芯片。
优点:NRE低(35,000美元大约是最低的)。最低起订量(10,000件/年)。
缺点:每片成本很高-可能是FPGA成本的50%。与其他解决方案相比性能低下。
“普通” ASIC: 在此解决方案中,您正在设计直至门级的东西。您可以使用VHDL / Verilog进行编译。各个门的设计来自芯片制造商认可的门和器件库(因此,他们知道它可以与他们的工艺配合使用)。您支付所有口罩等的费用。
优点:这就是世界上大多数芯片的功能。性能可能非常好。每芯片成本低。
缺点:NRE的起价为50万美元,并很快从那里上升。设计验证非常重要,因为简单的组装将花费大量金钱。NRE +最小订购量通常约为100万美元。
完全自定义: 这类似于普通ASIC,不同之处在于您可以灵活地设计到晶体管级(或以下)。如果您需要进行模拟设计,超低功耗,超高性能或普通ASIC无法完成的任何事情,那么这就是您的需要。
优点:这需要一组非常专业的才能正常工作。表现很棒。
缺点:与普通ASIC相同,但更多。搞砸的几率要高得多。
您如何进行此操作实际上取决于您要承担多少工作。就像将设计文件交给诸如TSMC或UMC这样的公司一样,它们“一样简单”,它们可以将裸晶片还给您。然后,您必须对其进行测试,将其切开,包装,可能需要重新测试并最终贴上标签。当然,还有其他公司将为您完成大部分工作,因此,您获得的所有回报就是准备好将经过测试的芯片放在PCB上。
如果您到了这一步,并且仍然看起来像是ASIC,那么下一步就是为公司开始Google搜索并与他们交谈。所有这些公司都稍有不同,因此与尽可能多的公司进行交流是有意义的。他们还应该能够告诉您下一步与他们交谈之外的下一步。
如果您正在研究第三方流程,则有两种主要的方式来制作ASIC,例如IBM,ONsemi,STMicro等。第一种是直接与铸造厂(制造商)合作,第二种是与第三方合作。处理较小订单的小组。
直接与制造商合作,您通常要购买特定芯片的生产运行。这将为您提供多个带有标线的副本的晶圆。网纹通常为约15至20mm 2。您将可以在该空间中放置任何所需的东西,然后将晶片分成单独的设计。如果您要进行单个芯片的生产,那么您的设计将在此处平铺。我不知道这个价格,但是大概会是这样:,其中口罩是成本的主要部分。我估计对于最新的40nm工艺,成本开始在200万美元左右。
如果您不希望大量采购,或者想要对设计进行原型设计,那么有些公司会从铸造厂购买一个或两个晶片的晶圆,然后将网状空间售罄。有两个主要公司:MOSIS和CMP。他们计划只购买一个或两个晶圆和一组掩模,因此其生产成本基本上是固定的。它们的价格通常取决于您设计的尺寸,以mm 2为单位。MOSIS并未公布其价格,但CMP在0.35微米工艺上的最便宜价格为650欧元/ mm 2。一个非平凡的设计可能花费40芯片3000美元或更多。特征尺寸越精细,制造掩模的成本就越高。
要考虑的另一项是设计和验证IC所需的设计软件并不便宜,除非您是在大学环境中进行的。
尽管制造芯片确实是非常昂贵的,但台积电和其他晶圆厂确实提供了“穿梭服务”,使许多人的许多设备陷入了困境,并大大降低了价格。我什至听说一家公司以1500美元的价格从其设备中获取了一些样品,当您考虑使用其他设备时,这是非常低的。首先,最好在FPGA上尽可能多地实现以确保逻辑正确等。
在这里看看:http : //www.tsmc.com/english/dedicatedFoundry/services/cyberShuttle.htm
只是想在此添加:
http://cmp.imag.fr/products/ic/?p=prices <-CMP当前价格表中的每毫米CMP价格^ 2适用于25个裸片,除了MEMSCAP和TriQuint。
您可以获得0.35u(350nm)CMOS C35B4C3 asic,仅需650欧元/ mm2(3),尽管它们的运输价格相当高(最高100欧元),并且如果您要它们包装,则必须支付额外的费用。您。
另一方面,如果您做的小于3 mm ^ 2,则只需15000 Euro / mm2(1)就可以得到28nm CMOS CMOS28LP。
现在,到2018年底,一家公司正在开发“ Itsy-Chipsy ” 平台(假设是一个软件工具集以及fab服务),以350x350um的尺寸生产两个原型芯片,价格约为400美元,可容纳14000个门。如果将面积进一步除以4,减小到170x170um,则成本约为100美元。
100美元的价格基于MOSIS对2x2mm芯片的定价,再除以16,再除以4。上述hackaday页面上的评论提供了更多信息,但尚未找到所有详细信息。他们参观了晶圆厂,并声称今年将发起群众筹款活动。这意味着:使用MOSIS生产2x2mm尺寸的芯片,要获得40个芯片的成本为5000美元。
一件好事是它将使用所有开放源代码工具,包括ngspice.sourceforge.net,opencircuitdesign.com qflow和magic以及悬崖和yosys。尽管不知道这些工具如何与库一起使用以及需要什么。看看如何解决将会很有趣。
在pdf文件中查看9月18日的CMP MPW价格表:在.35um CMOS C35B4C3工艺上,每mm ^ 2的价格为650欧元,收取的最小面积为3.43mm ^ 2。25裸模,约合2230欧元。到今天为止,这个数字更加现实。
imec于2016年发布的nmi.org.uk上的幻灯片显示,以0.18um的MPW为例,在第一个晶片上最小25mm ^ 2的面积上使用40个芯片的成本为25,000美元。每增加40个模具,成本为2000美元。
该演示文稿还显示了专用掩模的成本:对于同一示例,第一批14片晶圆的14x2945芯片成本为134,000美元。每增加一个2945芯片,价格为1000美元。每个芯片的额外成本为0.34美元。这个$ 134,000的数字与$ 100,000的数字非常吻合。
bitcoin.org上 2013 年题为“为什么asic的开发成本为什么> 1M”的线程共享了几个数字:[1]一个长波接收器,涉及10名工程师,年薪50万美元,两个工程磁带输出25万美元,以及25万美元(用于购买1万枚芯片+验证和确认硬件)。[2] avalon比特币采矿芯片的总成本约为40万美元,这是根据预购量估算得出的。[3]截至2013年,比特币挖矿的其他一些常见数字是,对于150nm为150,000美元,对于110nm为200至300,000美元,对于65nm为500,000美元。尽管这些芯片的复杂性可能较低。
让我成为第一个声明自定义ASIC不适合胆小者的人。目录部分已经够坏了。作为参考,在台积电大约在2010年进行0.18um BiCmos工艺的单个掩模约为2500美元。
案例研究:我为客户开发了一种半定制降压稳压器芯片。我公司是《财富》 100强半导体制造商。
我们向NRE收取了20万美元左右的费用,预计出货量至少为200万美元。客户将设备的最大成本设置为某个价格点,在该价格点上,他们将使用其他解决方案。同样,经过一小段时间后,该设备将不再是该客户专用的设备。
我们认为这将是灌篮,只需复制并粘贴现有IP端,然后修改设计即可。不幸的是,在晶圆厂,组装,鉴定,测试,表征,设计和应用中存在一些问题,需要重新设计该器件。
在第二轮测试中,我们做对了,但是我们的客户以前从未做过定制ASIC,没有出色的规格,也不真正知道他们要做什么。我们基本上完成了整个系统的集成,因为他们无法建立PCB来挽救生命(热量,封装选择,emi ....)
你看这个了吗? http://www.europractice-ic.com/ 他们有完整的价目表:http : //www.europractice-ic.com/prototyping_minisic.php
他们还提供其他服务,并根据需要提供软件许可。
编辑:我删除了pdf文件的链接,并将该链接添加到了所有价格所在的页面。