设计一个5纳米芯片有多难？费用超过30亿人民币

研发设计一个芯片有多难？

这个问题，不知小伙伴有没有想过？可能大家都知道研发设计芯片很难，但到底有多难，估计也不是很清楚。

芯片哥作为在电子元器件和芯片领域的从业者，虽然仅仅是做一些芯片的代理业务，做一些电子产品的项目开发，没有研发设计过芯片，但经常也是和芯片原厂的技术开发工程师呆在一起，向他们打听一些关于芯片的设计信息。

芯片

01 芯片流程

1.1 研发设计

站在芯片的产业链角度来讲，研发设计芯片，它是属于芯片的开始阶段。就像我们想要盖一个房子一样，开始的时候是请设计师帮我们设计房子的图纸。

1.2 芯片代工

设计师把房子的图纸设计完之后，我们接下来做的工作就是选地方进行施工。对于芯片而言，技术工程师研发设计好芯片之后，之后的工作就是选代工厂进行生产。

1.3 功能验证

房子施工完之后，我们需要验收，检查房子盖的是否符合我们的要求。芯片也一样，芯片交给代工厂生产之后，技术工程师也需要检查芯片的功能是否正常。

如果房子没有符合我们的要求怎么办？

那就需要重新修改。要么是调整房子的设计图纸，要么是更换施工方案。

芯片的工序也是类似，如果芯片代工厂生产的芯片，没有达到原始的设计要求，那就要找原因。

芯片

或许是芯片代工厂的工艺不行，也或许是芯片的参数设计不行，总之不管怎么样，没有找到准确的原因之前，芯片是不会进行第二次生产的。

这是为什么？

房子盖的不好，可以重新盖，因为它的费用与芯片相比，简直就是一个天上一个地下，不在一个数量级上。

02 芯片费用

研发设计一个芯片，它的费用究竟需要多少呢？芯片哥以5纳米芯片为例，做一个说明。

刚刚已经介绍过了芯片的流程，这里面的每一个流程，都是需要花费资金的。

2.1设计费

研发设计芯片，得需要工程师吧。这部分人员的薪水，需要花钱吧。而且工程师的薪水，明显高于一般的白领，少则月薪几万，多则年薪超百万。

芯片设计工程师薪水

2.2 代工费

芯片代工生产，这也是需要花钱的。对于5纳米芯片的代工，中国大陆的中芯国际不行，只能找我们台湾地区的台积电。

这部分需要花多少钱呢？

芯片的5纳米工艺由于是最近才量产，所以它的费用至今还是处于保密阶段，无法对外公开，但可以参考借鉴7纳米的芯片代工费。

华为的麒麟990芯片，当时采用的就是台积电的7纳米工艺。它的流片费，至少花了3000万美元，换算成人民币，已经超过了2亿人民币。

注意，这仅仅是流片费，不是代工费。

芯片的流片，是指芯片在研发设计完后，需要做一个功能的初步测试验证。芯片功能验证，肯定需要有相应的芯片样品。这个芯片样品的生产，就是芯片的流片。

从这里可以看出，芯片的流片费，仅仅是代工费的一部分，而且还是一小部分。

2.3 知识产权费

工程师，开发设计芯片，是需要借助专业EDA软件的。没有EDA软件的授权，芯片设计工程师是无法开发芯片的，这就好比盖房子，不给砖头和水泥，施工队怎么盖房子啊。

EDA软件，Cadence软件、Mentor软件和Synopsys软件，在中国占据了66%的市场份额，收取的费用大约在5.8亿美元，约40亿人民币。

除了EDA软件产权费，还有芯片的ARM架构产权费。

无论是14纳米芯片。还是7纳米芯片，还是更高级的5纳米芯片，它的研发设计都离不开ARM内核。

ARM芯片内核架构

高通的骁龙芯片是这样，苹果的A系列芯片也是这样，华为的海思麒麟芯片还是这样，都是基于ARM芯片的内核开发设计出来的。

使用ARM的芯片内核，自然需要向ARM公司支付知识产权费，否则芯片即使被开发设计出来，也是不被允许公开使用。

这笔知识产权费包含一次性的使用许可费，大约在几百万美元，大约2000万人民币。还包括后续的芯片批量生产的授权费，每生产一个芯片，就又得重新向ARM公司支付一些费用。

03 总计费用

设计一个5纳米的芯片，这样算下来，大概需要多少钱呢？

按照上面的费用统计，7纳米的芯片，大约需要花费3亿美元，约20亿人民币；如果换算成5纳米的芯片，价格就更高了，至少需要30亿人民币。

30亿人民币，对于一个小的芯片设计公司，肯定是无法承受的。这或许就解释了，为什么开发设计一个5纳米的芯片有多困难了。或许只有大公司才有资格。

现在明白了，为什么全球能设计5纳米芯片的公司那么少的原因了吧。