Как-то давным-давно – в начале века — я покупал обычный мобильный телефон, самый дешевый, стоил он что-то около 15 или 20 евро. И к нему чехол. Который тоже стоил около 15-20 евро. Данный факт меня поразил – телефон, в котором стоит полупроводниковый чип, являющийся вершиной развития человеческих технологий, для производства которого требуются оборудование на миллиарды долларов, высококвалифицированные специалисты, обучавшиеся в университетах и защитившие диссертации, результаты научных исследований тысяч ученых – и все это стоит столько же, сколько обычный чехол, технология производства которого за последние несколько тысяч лет сильно не поменялась. Как так? Давайте попробуем понять.
Введение
Сразу оговорюсь, что приведенные в статье цифры не являются точным расчетом себестоимости конкретного продукта. Тем не менее, цифры взяты не с потолка, а из опыта работы на крупной полупроводниковой фабрике (GlobalFoundries, бывший завод AMD) и руководства небольшой МЭМС-фабрикой. Таким образом, мы рассмотрим некую сферическую полупроводниковую фабрику в вакууме, которая, с одной стороны, не является копией реальной, с другой стороны, помогает понять тенденции формирования себестоимости полупроводниковой продукции. Также хочу подчеркнуть, что говорить мы будем о себестоимости полупроводниковой продукции. Цена будет определяться другими факторами:
Из чего складывается себестоимость полупроводниковой продукции?
Давайте сравним себестоимость выпуска продукции на фабрике с разным размером пластин (диаметром от 100 мм до 300 мм), разной загрузкой производства и разным выходом годных. Для этого нам надо будет понять, какие расходы необходимы для производства, как они зависят от объемов производства, сколько чипов поместится на пластинах разного размера и какой будет процент брака (обратная сторона выхода годных).
Пусть наша фабрика производит КМОП логику, с максимальным объемом выпуска 600 000 пластин в год. На оборудование мы истратили $1 млрд.
Расходы
Расходы на производстве делятся на два типа – постоянные, которые не зависят от объема производства и прямые (переменные) – которые напрямую зависят от объемов производства. Кроме того, некоторые (непрямые) затраты будут увеличиваться с объемом производства, но не пропорционально ему.
Прямые расходы
- Кремниевые пластины. Самый очевидный компонент полупроводникового чипа, но его вклад в себестоимость довольно небольшой. 100 мм пластина стоит около $30-$40, 300 мм – $70-$80. Как мы увидим в дальнейшем, пластина вносит вклад в себестоимость около 1%. Мы не будем рассматривать случаи использования пластин КНИ (их стоимость на порядок больше).
- Химикаты и газы. В современном техпроцессе содержится порядка 300 шагов. Некоторые из них требуют дорогостоящих химикатов (например резист для литографии или мишень для напыления металла), некоторые вообще не требуют химикатов (например, метрология) или они очень дешевы (например, окисление кремния в кислороде). Рассчитать точное количество химикатов и их стоимость на каждую операцию довольно сложно, но если просто взять общие затраты на химикаты и разделить на количество операций и пластин, то расчеты существенно упрощаются. В таком случае на одну операцию над одной пластиной уйдет примерно $10 химикатов. Таким образом, если у нас в техпроцессе 300 операций, то мы истратим $3000 на изготовление одной пластины.
- Маски (фотошаблоны). Если мы производим много продуктов и постоянно их меняем, то затраты на фотошаблоны будут существенными. Если же мы производим один продукт, то расходы на фотошаблоны не будут зависеть от объемов производства. Для простоты анализа предположим, что мы производим только один продукт и включим затраты на изготовление фотошаблонов в постоянные расходы.
Непрямые расходы
- Электричество. На первый взгляд, это прямые затраты, но на самом деле потребление электричества не прямо пропорционально объему производства. Дело в том, что полупроводниковое оборудование находится постоянно во включенном состоянии, даже если простаивает. Делается это потому, что выход в рабочий режим может занимать довольно много времени. Например, в вакуумном оборудовании, широко используемом в полупроводниковом производстве, большая часть электроэнергии потребляется насосами, которые постоянно работают; печи поддерживают рабочую температуру, работают системы водяного охлаждения, вентиляции и кондиционирования чистых помещений и т.д. Таким образом, при увеличении объемов производства потребление электричества вырастет несущественно и так как его доля в себестоимости не такая большая, в первом приближении мы можем считать, что это постоянные расходы, которые не зависят от объемов производства.
- Фонд оплаты труда. С увеличением объемов производства вам может потребоваться больше сотрудников, но связь не прямо пропорциональная. Во-первых, количество административных работников практически не изменится. Во-вторых, количество инженеров может возрасти, но незначительно. При работе фабрики 24/7 инженеры работают 8/5 и только некоторые дежурные покрывают выходные. При увеличении количества смен пропорционально вырастет количество операторов, но, во-первых, при высокой степени автоматизации производства много операторов не нужно, во-вторых, это относительно низкооплачиваемая категория сотрудников. Таким образом, при введении 4 смен на производстве вместо одной затраты на оплату труда вырастут процентов на 20 – 30.
- Обслуживание и ремонт оборудования. Составляют в год где-то 5% от стоимости оборудования. Очень много постоянных регламентных работ, которые иногда зависят, иногда не зависят от объемов производства. Общая сумма затрат не прямо пропорциональна объему производства.
Постоянные расходы
Сюда входит все остальное, что не зависит от объемов производства – амортизация оборудования, аренда земли, ремонт зданий, поддержание работоспособности офиса и т.д. и т.п. Отдельно остановимся на амортизации. Путь оборудование амортизируется за 5 лет. Тогда при общей стоимости оборудования в $1 млрд мы должны включить в расходы $200 млн в год.
Сложив все в кучу, увидим, что наши постоянные расходы составляют примерно $1.5 млрд в год и пусть они растут на 10% при введении одной дополнительной смены. Таким образом стоимость одной пластины будет складываться из прямых затрат на производство одной пластины + постоянные затраты на всю фабрику разделенные на количество пластин = $3100 + $1.5 млрд/объем производства. Произведем первые подсчёты:
| Кол-во смен | Объем производства, пластин в год | Постоянные расходы, млрд $ | Себестоимость пластины, $ |
|---|---|---|---|
| 1 | 150 000 | 1.5 | 13 100 |
| 2 | 300 000 | 1.65 | 8 600 |
| 3 | 450 000 | 1.82 | 7 130 |
| 4 | 600 000 | 1.99 | 6 425 |
Первый вывод который мы можем сделать: нам выгодно загружать нашу фабрику по максимуму – это существенно снижает себестоимость одной пластины (в два раза при переходе от одной смены к четырем). Теперь давайте поговорим о чипах – ведь для конечного потребителя важна стоимость именно чипа, а не всей полупроводниковой пластины.
Размер пластин
Полупроводниковые пластины от 51 мм до 200 мм. Источник: Википедия, By German Wikipediabiatch, original upload 7. Okt 2004 by Stahlkocher de:Bild:Wafer 2 Zoll bis 8 Zoll.jpg, CC BY-SA 3.0, Link
Чтобы узнать, сколько чипов будет на пластине нужно знать размер чипа и размер пластин. В интернете есть удобный калькулятор, который позволит быстро прикинуть, сколько чипов поместится на пластины разного размера. Для примера возьмем чипы разных размеров, «большой» Intel Sandy Bridge E 6C (435 мм2) и «маленький» Qualcomm Snapdragon 835 (72.3 мм2) и посмотрим, сколько их поместится на пластины разных размеров. Disclaimer: чипы взяты просто для примера размеров, последующий расчет себестоимости не имеет ничего общего с реальной себестоимостью данных продуктов. Кроме того, понятно, что один и тот же чип нельзя сделать на 100 мм и 300 мм пластине, но мы же рассматриваем сферическую фабрику в вакууме, поэтому давайте просто посчитаем.
| Размер пластины, мм | Кол-во чипов 435 мм2 | Кол-во чипов 72.3 мм2 |
|---|---|---|
| 100 | 9 | 69 |
| 150 | 24 | 180 |
| 200 | 52 | 345 |
| 300 | 127 | 836 |
Учитывая, что себестоимость изготовления одной пластины практически одинакова, из данной таблицы делаем два очень важных вывода:
- Чем меньше чип, тем больше их на одной пластине, тем он дешевле. Следовательно, уменьшая размеры транзисторов мы можем либо уменьшить стоимость при той же функциональности (не меняя количество транзисторов чип будет меньше), либо увеличив количество транзисторов не меняя размер чипа мы получим увеличение производительности/функциональности при той же стоимости (тот же размер чипа). Становится понятной гонка за уменьшение размеров транзисторов (закон Мура): либо дешевле, либо выше производительность при той же стоимости.
- Чем больше пластина, тем дешевле один чип. Стоит отметить, что оборудование для размеров пластин от 100 мм до 200 мм практически одно и то же, так что стоимость обработки одной пластины 100 мм, 150 мм и 200 мм будет одинаковой. Для 300 мм оборудование дороже, так что мы должны увеличить постоянные расходы (амортизация и обслуживание) для последующих расчетов. Примем это увеличение равным 50% от стоимости постоянных расходов.
Выход годных (yield)
Пример карты выхода годных чипов пластины. Красным обозначены дефектные чипы. Источник: DOI: 10.1155/2015/707358
Как любит повторять руководство полупроводниковых фабрик We have three major goals: yield, yield and yield (У нас есть три основных цели – это выход годных, выход годных и выход годных). Выход годных влияет на себестоимость напрямую – чем больше выход годных на пластине, тем дешевле чип, так как стоимость пластины не меняется (с точки зрения экономики, увеличение брака эквивалентно уменьшению размера пластины). На первый взгляд, концепция выхода годных довольно проста – просто считаем процент рабочих чипов, но там есть свои нюансы.
Если чип простой, например, модуль беспроводной связи телефона, то он либо работает, либо нет, тут все просто. Если же чип сложный, например, имеет несколько ядер и графический сопроцессор на одном кристалле, то тут все несколько хитрее. Если вам повезло, то работает все. Если нет, то, например, из четырех ядер работает только два. Или не работает графический сопроцессор. Что делать в таком случае? Очень просто – делаем линейку продуктов: четырехядерный процессор с графикой, двухядерный процессор с графикой, двухядерный процессор без графики и т.д. Кроме того, они могут работать на разной частоте (ну, так получилось из-за разброса размеров приборов на пластине). То есть, если вы видите линейку процессоров, это не значит что там несколько техпроцессов и фотошаблонов. Скорее всего техпроцесс один, а после окончания изготовления процессоры сортируются по результатам финальных измерений.
Еще один аспект состоит в следующем: выход годных падает в основном из-за дефектов, у которых есть определенная вероятность возникновения на единицу площади полупроводниковой пластины. Очевидно, что у чипа большего размера вероятность поймать дефект и выйти из строя больше, чем у чипа меньшего размера. Таким образом, выход годных мелких чипов будет больше выхода годных крупных чипов при одинаковом количетсве дефектов на пластине.
Расчет себестоимости
Итак, мы выяснили, что у нас есть несколько главных факторов, влияющих на себестоимость чипа:
- Объем производства
- Размер пластин
- Размер чипа
- Выход годных
Построить сводную 4-х мерную таблицу довольно затруднительно, поэтому посчитаем несколько примеров:
Себестоимость чипа (в $) размером 72.3 мм2 с выходом годных 80% для фабрики работающей с разной загрузкой и разным размером пластин:
| Кол-во смен | 100 мм | 150 мм | 200 мм | 300 мм |
|---|---|---|---|---|
| 1 | 237 | 90 | 47 | 27 |
| 2 | 155 | 59 | 41 | 16 |
| 3 | 129 | 49 | 36 | 13 |
| 4 | 146 | 44 | 33 | 12 |
Прейдя от 100 мм пластин к 300 мм и от одной смены к четырем мы уменьшили себестоимость чипа в 20 раз!
Себестоимость чипов (в $) разного размера в зависимости от выхода годных на пластине 300 мм при полной загрузке фабрики:
| Выход годных | Чип 435 мм2 | Чип 72.3 мм2 |
|---|---|---|
| 60% | 106 | 16 |
| 70% | 91 | 14 |
| 80% | 79 | 12 |
| 90% | 71 | 10 |
| 100% | 64 | 9 |
Ну вот мы и получили ответ на исходный вопрос – как мобильный телефон может стоить несколько десятков долларов при том, что там стоит высокотехнологичная продукция. Мы с вами начали с миллиардных инвестиций и миллиардных бюджетов и пришли к тому, что себестоимость одного небольшого чипа (вряд ли он сильно большой в простом кнопочном телефоне), произведенного на полностью загруженной фабрике работающей на 300 мм пластинах измеряется единицами долларов.
Теперь, просто из любопытства, давайте посмотрим, что получится, если мы захотим организовать производство чипов в России.
Производство чипов для российского рынка
Disclaimer: все цифры и названия выдуманы, любые совпадения случайны.
Допустим, мы организовали некую компанию «Нанометр» и хотим производить некий процессор «Саяны» размером 256 мм2. Для этого мы закупили оборудования на примерно $1 млрд, которое работает на 200 мм пластинах и способно выпускать 600 000 пластин в год. На одной пластине у нас получится 91 чип и пусть мы добились выхода годных в 70%, то есть с одной пластины мы будем получать 63 чипа. Используя вышеприведенные расчёты, оценим себестоимость производства таких чипов:
| Смены | Кол-во чипов | Себестоимость, $ |
|---|---|---|
| 1 | 9 450 000 | 207 |
| 2 | 18 900 000 | 136 |
| 3 | 28 350 000 | 113 |
| 4 | 37 800 000 | 102 |
То есть, общая себестоимость всех произведенных чипов будет составлять $3.5-3.8 млрд. Главный вопрос – а есть ли в России рынок для сбыта десятков миллионов процессоров (ну или любых других чипов)? Мировой рынок полупроводников составлял около $463 млрд в 2016, российский рынок, по разным оценкам, составляет от 0.3 до 1% от мирового, т.е. где-то $2-4 млрд, что примерно равно себестоимости всей нашей продукции, а нам же хочется еще и прибыль, да и на рынке мы не одни. Получается, что если мы хотим производить чипы для внутреннего рынка, нам нужно либо выходить на мировые рынки (и сбывать там существенную долю нашей продукции), либо загружать фабрику не полностью с соответствующим увеличением себестоимости (ну и цены для конечного потребителя).
Заключение
Даже если вы вложили миллиарды долларов в оборудование и функционирование полупроводникового завода, вы можете производить довольно сложные чипы, себестоимость которых будет исчисляться десятками долларов (а для мелких единицами). Для этого вам нужно полностью загрузить вашу фабрику (работать 24/7), использовать 300 мм пластины, постараться сделать чип как можно меньше и добиться высокого выхода годных. И не забудьте найти тех, кому вы собираетесь эти чипы продавать – иначе дешевыми они не будут.
Комментарии (68)
antonksa
08.05.2018 20:44-2Все это абстрактный капитализм в вакууме.
В нормальной стране (СССР) дорогая химия — недорогая. Не говоря уже о стеклянных (фактически) пластинах, электроэнергии и так далее.
И все это работает добровольно-принудительно в рамках разумного плана и справедливого перераспределения произведенного продукта между участниками социума.edd_k
08.05.2018 21:23+1Вот только в итоге получаются стеклянные поделки. А чтобы дойти от них до высокотехнологичной стекляшки, нужны десятилетия нездоровой и неистовой конкуренции, вскармливаемой щедрыми инвестициями. Т.е. в условиях справедливо-принудительного коммунизма сам по себе i7 — абстрактный продукт в вакууме :D
qw1
08.05.2018 21:51При капитализме обновление техпроцесса — вопрос выживания. Не выкатил новую технологию через очередные 2 года (или сколько у конкурентов) — всё, тебя съели.
Для плановой экономики построенная тех. линия с процессом 250nm не требует срочной замены уже завтра. Пусть себе работает весь свой плановый срок эксплуатации (10 лет), за это время неспешно будем разрабатывать новый тех. процесс, на 125nm.Daddy_Cool
09.05.2018 01:04«не требует срочной замены уже завтра» Не требует замены ВООБЩЕ.
Такая политика гарантированно обеспечивает отставание. Новые модели телефонов/процессоров будут привозить и сбывать как раньше джинсы и магнитофоны.
И получается, что прогресс зависит не от естественной среды, где все рвутся вперед, а от воли боссов госплана. Читаем Пелевина — «Принц Госплана».qw1
09.05.2018 14:14Не требует замены ВООБЩЕ
Всё же, я считаю, это не так. В плановой экономике работают НИИ и КБ, фундаментальная наука тоже развивается. Просто тот путь, который пройден в полупроводниках за 50 лет, был бы пройден за 500.amarao
09.05.2018 14:32+3Или не пройден вообще, потому что фундаментальная наука занимается уже давно бозонами с разными фамилиями, а про переход с 100нм на 50 и в ус не дует — скучно же.
amartology
09.05.2018 14:46+2Российская фундаментальная наука сейчас очень активно теоретизирует насчет 10 нм.
В статье рассмотрен новый тип приборов с нанометровыми размерами совмещенный МОП-транзистор (СМОП). Описана конструкция и принцип его работы. Проведено моделирование СМОП с минимальным топологическим размером 10 нм.
www.mes-conference.ru/data/year2012/pdf/D23.pdf
Только к производственной реальности эти работы не имеют никакого отношения.amarao
09.05.2018 14:50+2Именно.
(Я сейчас не про РФ, а вообще про науку)
У меня ощущение, что культ науки несколько затмил инженерные достижения. При том, что наука с научным методом (теоретически) базируется на критерии Поппера, но в реальности, единственным настоящим критерием научности является позитивное доказательство. «Я знаю как это сделать и оно будет работать» — вот пример высшего доказательства истинности теории.
При этом инженерная практика очень много заимствует из научного знания, но при этом оно имеет и свои know-how, которые к научному знанию не относятся никак, хотя без них многие существующие научные теории оказываются полностью беспомощными.0xd34df00d
10.05.2018 03:42но в реальности, единственным настоящим критерием научности является позитивное доказательство
При этом в интуиционистской теории типов вы даже утверждениене (не p) = pдоказать не сможете.
Да и алгебра (как у Галуа) или квантмех в своё время были не нужны на практике. Совсем. Никому.
progchip666
09.05.2018 20:34Я не знаю о чём теоретизирует фундаментальная наука, но в Илюле мы размещаем в Самсунге заказ на чипы 10 нм, а на подходе уже технология 7 нм — небольшие партии для особо приближенных клиентов уже производятся. Путинская Россия отстала на всегда.
amartology
09.05.2018 21:11То, что в Корее и на Тайване 7 нм уже производятся, это понятно и известно. Но спйчас же ни обна страна в мире не способна поднять такое производство в одиночку, это все продукт многонациональной кооперации.
progchip666
09.05.2018 21:33Конечно и по моим данным Россия сегодня далеко не на первых позициях в этой кооперации. Мы например пишем только ядро, а в ASIC его интегрирует израильская команда. Но 10 нм это уже точно не фундаментальная теория, а массовое производство. У России ещё остались ниши в который наши разработчики чипов сильны — радиационно стойкие чипы одна из последних. Там возможны фундаментальные исследования, если бы за них платили. Недавно прошёлся с утра около своей альмаматер — МИЭТ. Встретил по дороге несколько преподавателей, которые ещё мне преподавали (выпуск 1989 года!). Сейчас бомжи могут больше их получать. Это стыд и позор! Как можно рассчитывать на успехи если преподаватели ведущих ВУЗов получают наравне с уборщицей? Кто будет учить студентов современным технологиям? Всё очень печально с нашей электроникой.
amartology
10.05.2018 01:06С ней печально очень многое, но не всё.
С разработкой радстойкий решений все нормально (но их нельзя экспортировать), но не ими одними. Есть дизайн-центры, которые успешно занимаются чипами для навигации, есть embedded, вы вот 10 нм в производство отправляете.
Работающих толковых команд по разработке микросхем в России несколько десятков.progchip666
10.05.2018 08:37Да, команды есть, но проекты либо полностью ориентированы на зарубежные рынки, либо узкоспециализированные малотиражные. Многие работают как мы — создают ядра на верилоге, а собственно разработку самой топологии отдают на аутсорс за рубеж. Разработкой микросхем проект в котором я сейчас участвую в чистом виде очень сложно назвать. Что имеем? Инвесторы за рубежом, проектирование топологии за рубежом, производство чипов за рубежом, сборка за рубежом, потребители продукции за рубежом. В перспективе часть разработчиков мигрирует туда же. В России собрали команду из тех кто ещё не уехал и осуществляем срочное производство и сборку образцов, даже не полноценных а для тестирования. Юрлицо от имени которого ведётся работы с зарубежными партнёрами и то за пределами России зарегистрировано — Россия сегодня токсична, инвесторы шарахаются от наших стартапов и отнюдь не по той причине что здесь плохие разработчики! А внутренний рынок очень узок, крайне монополизирован и ориентирован во многом на войну или обслуживание спецслужб.
vbifkol
09.05.2018 06:42+10«Дорогая» = с высокой себестоимостью. Возможно, это будет для Вас сюрпризом, но себестоимость есть вне зависимости от способа учета, ее можно выразить хоть в человекочасах, хоть в попугаях, но она будет. И если мудрая партия не отразит себестоимость в цене (как зачастую и бывало), возникнет дефицит (как бывало не менее часто). И если Вы думаете, что дефицит — свойство только потребительского рынка, то крупно ошибаетесь, на предприятиях была такая должность «снабженец» — человек, который выбивает или достает то что нужно предприятию для функционирования. И поскольку деньги не имели своей меновой функции, навыки снабжения решали. В результате нефтехимзавод может сделать, скажем, 100 тонн ПВХ, по плану из них нужно сделать 10 тонн шлангов для капельниц, 20 тонн пупсиков и 70 тонн линолеума. Снабженец завода пупсиков — пробивной армянин, он любит коньяк и премии, а кроме того знает что НПЗ имеет свойство ломаться и стоит держать годовой запас материала на складе, он едет на завод нефтихима, поит весь их плановый отдел и вывозит оттуда 30 тонн ПВХ. Девочка после института, назначенная на снабжение на заводе капельниц, по инструкции звонит на НПЗ за 2 месяца до поставки и получает ответ «ПВХ в этом месяце нет». В результате страна имеет 70 тонн линолеума, 25 тонн пупсиков (директор завода тоже армянин и хочет премию за перевыполнение плана), 5 тонн сгнившего ПВХ на складе пупсикового завода и ни одной капельницы.
Зато химия недорогая, да.Rojdestvd
10.05.2018 10:01То, что Вы описали, как раз и есть отсутствие плана. При нормальном планировании все происходит без человеческого участия.
vbifkol
10.05.2018 12:15+1Это не отсутствие плана, это будни «плановой экономики» по-советски, т.е. пока что единственные, которые были в реальности в масштабах страны. Причем не цейтнот в связи с авариями и прочими форс-мажорами, а обычная бытовуха. И так будет всегда — сложные системы не могут быть гибкими, а негибкие системы склонны к саморарушению.
В теории можно сделать самоподдерживающуюся (но не развивающуюся) систему за счет двойного-тройного запаса прочности, да и то скорее всего она через какое-то время начнет деградировать.Rojdestvd
10.05.2018 13:01Возьмите крупные многопрофильные корпорации (Самсунг, например) и скажите на каких принципах они функционируют. Сложно представить, что какое-нибудь подразделение передаст свою продукцию другому подразделению не по плану, а по отношениям между "снабженцами". И сложность там тоже серьезная. А то что в Союзе неправильно использовали планирование, так это не инструмент виноват, а пользователь.
vbifkol
10.05.2018 14:58Многопрофильные корпорации функционируют на принципах полной независимости. Подразделение, которое делает корабли, никак не зависит от направления смартфонов, и наоборот. Внутри кластеров есть взаимосвязи, но они близки к рыночным: когда в свое время эппл выбрал все чипы памяти, плееры самсунг шли с памятью хайникс и никто не морщился. Внутри подразделений — уже планирование, но это сравнимо с обычными немногопрофильными фирмами и очень далеко от масштабов экономики целой страны.
Еще раз: в Союзе действительно неправильно использовали планирование. Единственный правильный способ использования планирования — отказ от его использования на уровне всей страны, и постановка укрупненных целей в худшем случае, в лучшем — вообще дистанцирование от управления рынком. Как думаете, сколько автомобилей выпустить планирует федеральное правительство Германии? Ну вот где-то так и надо.smer44
11.05.2018 03:18территория на которой был СССР может дискридитировать любую идею что плановую что рыночную. Сейчас на этой территории «неправильно испльзуют капитализм?»
социализм (открытый и государственный) к сожалению или к счастью уже никто ниикогда строить не будет, настолько качественно его дискридитировали.
Для централизированого планирования нужна информационная инфраструктура (типа ОГАС), просчитывание плана(ов) «деперсонифицировано» то есть информационными методами а не человеческим тыком, просчитывание возможной ошибки запланированого и возможность отступления в небольших рамках.
Гуглим машинное обучение. И главное изначально равные технические и социальные условия с конкурирующей капиталистической системой
Правительству Германии не надо считать количество авто потому что есть устоявшийся рынок и количество знают частные производители. Что делать когда частные производители не только не знают количества, а ещё их допустим пока что вообще нет, откуда появятся это производители — там начитаются более хитрые вопросыamartology
11.05.2018 09:39+1Открытый и государственный социализм де-факто построен в той же Германии, со всеобщим медицинским страхованием, достойными минимальными зарплатами, работающим лозунгом про «от каждого по возможностям, каждому по труду» и т.д. и т.п.
Только социализм как строй не имеет прямого отношения к плановой экономике)
mk2
10.05.2018 10:01Остаётся всё тот же вопрос — куда пихать все произведенные чипы. Он есть и при капитализме, и при социализме (если потребность N чипов, что делать с остальными).
Ту же конкуренцию можно иметь между КБ, и в СССР это было, например в авиации точно.
А вот необходимость очень большого рынка для снижения себестоимости никуда не деть.
scaldov
10.05.2018 10:01Ну вот, человеку что стекло, что кремний, зато в комментах отписался, что мне аж за страну стыдно стало.
Karlson_rwa
08.05.2018 23:28+1Спасибо!
Обязательно пишите еще про производство! Безумно интересно!USBLexus
09.05.2018 03:11Было бы здорово почитать как влияет на стоимость изготовление партий на чужом оборудовании, начиная с каких партий выгоднее производить на чужом чем на своем, а также как влияет на стоимость загрузка линии 2-мя типами чипов по сравнению с тем как если бы мы их производили отдельно. Конечно можно посчитать самому, но не уверен что учту все нюансы.
Спасибо! Было очень интересно!
Cast_iron
09.05.2018 18:27Это базовая микроэкономика. Программа школы. Помню еще на уроках труда высчитывали себестоимость производства табуретки (6-8 класс). Единственное, что узнал здесь — некоторые нюансы полупроводникового производства.
NIKOSV
09.05.2018 06:39+3Очевидно, что у чипа большего размера вероятность поймать дефект и выйти из строя больше, чем у чипа меньшего размера.
Кстати это главная причина почему Интел никак ниже 14нм опуститься не может, тогда как АМД 10нм освоил и замахивается на 7нм. С уменьшением техпроцеса растет количество ошибок на пластину. Это не проблема для АМД так как у них модульная архитектура которая подразумевает несколько маленьких кристаллов. Для увеличения количества ядер они просто добавляют кристаллы. У Интела другая история, у них монолитная архитектура подразумевающая один большой кристалл. Для увеличения количества ядер им приходится увеличивать размер кристалла и уменьшать тех процесс. Количество ошибок при этом растет экспоненциально. Где-то читал что при производстве 32ядерных процов у Интела 97%!!! брака.
amartology
09.05.2018 09:23+7Производство микросхем в России (все совпадения случайны):
Крупный госбанк даёт вам кредит на покупку оборудования, который они не планируют получить назад, так как новый завод — дело государственной важности, и вообще надо помочь хорошим ребятам.
Вы закупаете б/у оборудование, снятое с хорошей фабрики, но оно пять лет гниёт на таможне из-за бюрократических формальностей и за это время становится из устаревшего безнадежно устаревшим…
Вызволила оборудование с таможни, вы ещё пять лет строите помещение, потом налаживание производство, параллельно получая новый кредит, потому что старый давно закончился.
Когда все почти готово, вы попадаете под санкции и вынуждены долго и трудно менять всех западных поставщиков расходных материалов на китайских, заодно получая в госбанке новый транш кредита, потому что теперь импортозамещение — вопрос выживания государства.
Заодно санкции закрыли вам западные рынки сбыта, без которых невозможно полностью загрузить завод. Процессор «Саяны» выпущен в опытной партии, о которой раструбили все СМИ, после чего его производство продолжилось на Тайване, потому что у вас слишком дорого и ненадёжно.
В итоге бюджетные деньги выкинуты на ветер, завода нет, директор госбанка купил новую яхту с каждого выданного вам кредита.progchip666
10.05.2018 08:41Мне даже известно что это за совпадения.
Я бы добавил что оборудование закупалось по крайне непрозрачной схеме через оффшоры.
Отдельные товарищи, далеко не самые причастные к этой гениальной схеме эффективных менеджеров даже отдохнуть в местах не столь отдалённых успели, но отделались лёгким испугом — быстро вышли по амнистии.
Sun-ami
09.05.2018 10:20Однако, не раскрыт вопрос зависимости процента выхода годных чипов от техпроцесса и технологических норм.
amartology
09.05.2018 10:33+1Зависимости, кажется, больше от размера кристалла и от отралотанности техпроцесса. Например, на каждый новый процесс TSMC предлагает период risc production, когда процесс ещё не до конца отлажен и процент выхода годных невелик, но через несколько месяцев производства они выходят на стабильную воспроизводимость и малое число дефектов.
GloooM
09.05.2018 20:28Интересно вот, а в чем заключается эта самая отладка техпроцесса? Какие например косяки случаются и как их фиксят? Типа температурные профили в печках и т.п. тонко настраивают?
Врятли же там манипулятор ошибается с ориентацией и разбивает пластины о стену )amartology
10.05.2018 10:45Например, вы на тестовом производстве выясняете, что у вас адгезия металла зависит от того, что происходит в металлах выше, и в случае если сверху ничего нет, нижние слои металлизации просто отваливаются от пластины. Дальше вы одновременно пытаетесь подкрутить соединительные подслои и правила проектирования для пользователей.
CorneliusAgrippa Автор
10.05.2018 11:25Также очень часто занимаются улучшением однородности процесса по пластине. Скажем, в центре пластины у вас все ОК, а по краям из-за неоднородности процесса травления, например, перетрав и чипы не работают. Вот, сидите, улучшаете однородность травления. Улучшили, выход годных поднялся с 63% до 68% и теперь чипы не работают не из-за того, что перетраав, а из-за того, что осаждение не однородно — принимаетесь за осаждение. Пофиксили — выход годных стал 70%, теперь, оказывается, на другой операции травления что-то можно улучшить (а раньше это было не видно из-за предыдущих проблем). Или, скажем, ваш процесс находится на границе технологического окна (спецификация на размер затвора после травления от 54 нм до 56 нм, ваш процесс выдает в среднем 55.7 нм, из-за вариативности процесса размер периодически вылезает за спецификации и падает выход годных. Если вы сдвигаете свой процесс так, чтобы он выдавал в среднем 55 нм, то дажи при естественной вариативности размеры не выходят за спецификации — выход годных растет). И так до бесконечности. Повысить выход годных с 20% до 50-60% легко, до 70%-80% тяжело, выше 90% очень тяжело и мало кому это удается.
qbertych
11.05.2018 00:26А насколько принято работать с половинками/четвертинками пластин на ранних этапах разработки? С одной стороны — экономия расходников, с другой — предсказуемые проблемы на всех шагах, особенно на литографии.
CorneliusAgrippa Автор
11.05.2018 11:27+1С кусками работают в университетах. На производстве никто кусок совать в установку не будет, так как установка ролностью роботизирована и принимает только целые пластины. Если вы приклеиваете кусок пластины на целую пластину, у вас начинаются проблемы с термическим контактом, а там иногда доли градуса играют значение. Кроме того, с кусков будут сыпаться частицы, которые загрязнят обрудование. Так что при разработке новых процессов/отладке существующих на фабриках используют только целые пластины.
vanxant
09.05.2018 17:28+1Процент выхода годных в первую очередь зависит от рукоплечести технологов. В СССР некоторые товарищи умудрялись получать 0.5% годных (т.е. брак 99.5%) на отлаженном десятилетиями дубовом многомикронном техпроцессе, где можно чуть ли не в ручную иголкой рисовать.
l_o_d
10.05.2018 14:33Не могу плюсануть, но полностью согласен! Нам в институте преподаватели утверждали что выход годных в 3-4% это нормально по меркам отечественного производства.
sshmakov
09.05.2018 14:27На одной пластине обязательно должны быть одинаковые чипы?
Нельзя разместить несколько больших чипов и много маленьких?amartology
09.05.2018 14:49+1В теории можно, но зачем? Занять середину пластины большими кристаллами, а края маленькими не получится (потому что фотошаблон небольшой, не на всю пластину), а во всех других случаях мы получим только рост сложности и стоимости процедур резки и разбраковки.
Так, как вы говорите (внутри одного фотошаблона несколько разных чипов), делают MPW, но они — это совершенно другая история, не связанная напрямую с серийным производством.
vanxant
09.05.2018 17:30Есть фабрики с не самым новым оборудованием, где такие паровозики собирают для мелкосерийных или экспериментальных чипов. Но только чтобы в такой паровозик попасть, скорее всего придётся подождать несколько месяцев, пока не соберутся остальные пассажиры.
И да, это история про самые мелкие пластины.amartology
09.05.2018 18:43MPW предлагают решительно все фабрики, с любыми проектными нормами, потому что желающих запускаться в серию без тестовых чипов не очень много) На маленьких фабриках бывает 3-4 запуска в год (по расписанию, а не «пока соберутся остальные пассажиры»), на больших и раз в две недели может быть по популярным процессам.
«Серия с первого кремния» остаётся фетишем всех разработчиков, но только фетишем.
killik
09.05.2018 15:55-3Химикаты и газы? Плавиковая кислота и немного чуть менее отравляющих веществ, типа фосгена? Ничего особенного, не смотрите на Бхопал.
killik
09.05.2018 16:21-4Спокойно. Я ненавижу полупроводники исключительно из-за 70-летнего подавляющего превосходства. Но закон Мура мёртв, так не пора ли вернуться к тёплому катоду?
OKyJIucT
09.05.2018 22:56Тогда ЭВМ опять будет занимать пару этажей, и для каждой такой ЭВМ будет работать отдельная ТЭС.
progchip666
09.05.2018 20:30+1Статья от Мистера Очевидность и при этом заявленная тема совершенно не раскрыта! Тем не менее плюсону за тематику.
HellFir-e
10.05.2018 10:02- он менее технологичен чем для полноценный проц пк и может стоить по 1-2$(взято из головы), остальное плата-мишура-корпус(думаю ещё большие партии этого производят чем чипов)+ бренд
- меньшая партия, меньше "коров"+больше стоимость за бренд(плюс меньше покупают чехлов на бренд/цвет и т.д.)
И ещё парадесятковтысяч нюансов.
k61n
10.05.2018 10:02Я в экономике не спец, не могли бы вы подробней объяснить, почему при стоиомсти оборудования 1 млрд и амортизацией в 5 лет, расходы составляют 1.5 млрд в год. Стоимость оборудования это же условно единовременная трата, без учета займов, допустим, и как раз она и размазывается на 5 лет, плюс дополнительные расходы на все остальное, ну млн 300-400 в год. Я что-то не так понимаю?
serlys
10.05.2018 10:02Интересно, но про чехол только в начале упомянутый так никаких данных и нет. Но вообще, наглядно в цифрах показано что такое глобализация и почему её не остановить. А чехол обычно люди хотят очень уникальный поэтому там невозможно массовое производство.
mmaxm
10.05.2018 10:03Статья интересная, но выводы безрадостные.
Но это в рамках одного продукта, если же есть несколько продуктов из которых два — три имеют массовый выпуск, например чипы для глонас или продукция для оборонки, а остальные не массовые но при этом часть затрат на производство списывается за счет прибыли от реализации массового продукта, тогда можно попытаться оставаться на плаву.
Подобная ситуация существует в гражданской авиации, когда у авиакомпании есть накатанные, денежные маршруты и они готовы терпеть некоторые убытки связанные с освоением новых маршрутовamartology
10.05.2018 10:42Проблема в том, что «массовый выпуск» продуктов для оборонки зачастую измеряется тысячами штук, а для ГЛОНАСС — единицами миллионов. И не в год, а вообще. Допустим, на 10 миллионов чипов для глонасс (5 продуктов по два миллиона штук) ваша фабрика заработала 20 миллионов долларов за пять лет. Пусть даже сто. Оборудование, как мы помним, стоит миллиард. Разоаботка тоже не бесплатная. Про военно-космические чипы умолчим, их разработка всегда финансируется из бюджета отдельно, потому что иначе их ни при каких ценах нельзя окупить (а я видал изделия и по миллиону рублей за штуку).
nerudo
Не раскрыты два вопроса:
1. Телефон за 20$ это не только чип, но еще и прочие компоненты, плата, экран, корпус, сборка.
2. Почему чертов чехол стоит 20$
Marsikus
Наверное чехол из натуральной кожи, раз технология его производства такая древняя :)
MK_Ultra
чисто теоретически, это могла быть нокла серии 1100 и оригинальный нокиевский напоясной чехол из кожи. примерно так они и стоили когда-то.
vanxant
Да тут кожа из задницы драконицы-девственницы, не иначе)
progchip666
На современные деньги это меньше полторы тысячи деревянных Сейча полно чехлов дороже из примитивного пластика!
DistortNeo
Кожа тоже не такая уж и дорогая.
Тут ситуация как с одеждой: себестоимость низкая, а львиная доля в цене — содержание обслуживающего персонала и аренда торговых площадей.
dTex
я так понимаю, есть чехлы и за 2$, и за 0,2$. Поймать нужный цвет, форму, время, место, позитивный настрой покупателя — может быть даже сложнее, чем открыть завод, выпускающий однообразные болванки. Кому-то лень/нет времени искать, то что, он покупает, значит тратиться на поиск приходится продавцу, а это очень дорогое и неэффективное занятие.
TuMaN1122
На аксессуары как правило накрутка может быть в несколько раз выше себестоимости, а на электронику как правило не превышает и 30%, это если говорить о разнице между оптовой и розничной ценой.
CorneliusAgrippa Автор
Я, кстати, нашел телефон, он у меня до сих пор валяется: SonyEricsson J110i. Чехол, кстати, тоже до сих пор жив. Обычный напоясной чехол, даже не из натуральной кожи.