动辄几百、上千元的CPU，它的实际成本是多少？

集成电路产业的特点是赢家通吃。像英特尔这样的巨头在高峰期可以赚取高达 60% 的利润。

那么，数百或数千美元的 CPU 的实际成本是多少？

芯片的硬件成本结构

芯片成本包括芯片硬件成本和芯片设计成本。

芯片硬件成本包括四部分：芯片成本+掩膜成本+测试成本+封装成本（ARM阵营的IC设计公司要为每个芯片支付ARM设计开发费和专利使用费，但笔者主要描述独立CPU。Intel、Intel等巨头将节省购买IP的成本），也消除了测试包装的浪费。

用公式表示：

芯片硬件成本=（晶圆成本+测试成本+封装成本+掩膜成本）/最终良率

以上名称的简单解释，方便普通人理解，懂行的可以略过。

从二氧化硅到市场上的芯片，生产工业硅，生产电子硅，然后通过切割和抛光生产晶圆。晶圆是制造芯片的原材料，晶圆的成本可以理解为每个芯片所用材料（硅片）的成本。一般情况下，特别是产量足够大，并且拥有自主知识产权的情况下，以1亿为单位量产，芯片的成本占比最高。但是，也有例外。在接下来的封装成本中，我们将介绍一个奇怪的例子。

封装就是将基板、内核、散热片堆叠起来，形成大家每天都能看到的CPU。包装成本是此过程所需的资金。在一般产量巨大的情况下，封装成本一般占硬件成本的5%-25%左右，但IBM的部分芯片封装成本占总成本的一半左右，据说最高的已经达到70%...

该测试可以识别每个处理器的关键特性，如最高频率、功耗、发热量等，并确定处理器的等级，如将一堆芯片归类为：I5 4460、I5 4590、I5 4690、I5 4690K 等等，那么Intel可以根据不同的档次提供不同的价格。但是，如果芯片输出足够大，测试成本可以忽略不计。

掩膜成本是采用不同工艺技术所需的成本。比如40/28nm工艺已经很成熟，成本也很低——40nm低功耗工艺的掩膜成本200万美元； 28nm SOI工艺400万美元； 28nm HKMG 耗资 600 万美元。

（光刻机掩模台曝光）

但是，在先进制程技术出属沉积、金属层、互连、晶圆测试和切割、核心封装、电平测试等步骤的成本，以及光刻机和蚀刻机、减薄机、划片机、装片机、打线机、倒装芯片机等制造设备的折旧成本都包含在测试成本、封装成本、掩膜成本中，所以没有需要单独计算。

（晶圆）

芯片成本

因为晶圆在加工切割成晶圆时无法保证100%的利用率，所以存在良率问题，所以晶圆的成本用公式表示：

晶圆成本=晶圆成本/（每晶圆芯片数量*晶圆良率）

由于圆片是圆的，圆片是长方形的，难免会浪费一些边角料。因此，每个晶圆可切割的晶圆数量不能简单地除以晶圆的面积除以晶圆的尺寸。面积，但使用以下公式：

每片晶圆的芯片数量=（晶圆面积/芯片面积）-（晶圆周长/（2*芯片面积）平方根）

晶圆的良率与工艺复杂度和单位面积的缺陷数密切相关。晶圆的良率由公司表示为：

芯片良率=（1+B*芯片成本/A）（-A功率）

A 是过程复杂度。例如，使用40nm低功耗工艺的自主CPU-X的复杂度在2到3之间；

B为单位面积缺陷数，采用40nm工艺的自主CPU-X单位面积缺陷数在0.4~0.6之间。

假设自主CPU-X的长约15.8mm，宽约12.8mm，（纵横比为37:30，不容易控制纵横比这个比例的四核芯片。）面积约为200平方毫米（为了计算方便，去掉了分数）。一块 12 英寸的晶圆大约有 7 万平方毫米，因此一块晶圆可以容纳 299 个自主 CPU-X。晶圆良率公式中，取a=3，b=0.5计算。良品率为49%，即12英寸晶圆可生产146颗好芯片，12英寸晶圆的价格为4000美元，按28美元的成本分摊给每颗芯片。

芯片硬件成本计算

封装测试成本没有具体公式，但测试成本大致与引脚数的二次方成正比，封装成本大致与引脚数乘以的幂成正比第三电源……如果CPU-X采用40nm低功耗工艺的独立芯片，其测试成本约为2美元，封装成本约为6美元。

（芯片的封装形式，上面两张图比较老）

由于40nm低功耗工艺掩膜成本为200万美元，如果独立CPU-X的销量达到10万个，掩膜成本为20美元，测试成本=2美元，封装成本=6美元，芯片成本=28美元，那么芯片硬件成本=(20+2+6）/0.49+28=85美元。

自主 CPU-X 的硬件成本为 85 美元。

如果独立CPU-Y采用28nm SOI工艺，芯片面积估计为140平方毫米，可以切出495个CPU。因为28nm和40nm工艺都是非常成熟的技术，削减成本的影响微乎其微，所以晶圆价格还是可以算在4000万美元，晶圆良率也算在49%。一块12英寸的晶圆可以切割242个芯片，每个芯片的成本为16美元。

如果自主 CPU-X 的输出为 100,000，掩码成本将是 40 美元。以占芯片总成本20%左右、晶圆良率49%的封装测试计算，该芯片的硬件成本为122美元。

如果独立芯片的产量是100万，掩膜成本是4美元。根据占芯片总成本20%左右的封装测试，最终良品率为49%，芯片硬件成本为30美元。

如果独立芯片的产量是1000万，掩模的成本是0. 4美元。根据占芯片总成本20%左右的封装测试，最终良品率为49%，芯片硬件成本为21美元。 .

显然，在相同的输出下，使用更先进的工艺技术会增加芯片硬件的成本，但是只要输出足够大，原始的高成本就可以被大量的人分担，而成本可以显着降低芯片的体积。

芯片定价

硬件成本比较清楚，但是设计成本比较复杂。这包括工程师的工资，EDA()等开发工具的成本，设备成本，场地成本等等……另外还有很大一部分IP成本——如果是独立CPU的话，会好的（一些独立的微结构可以在没有第三方 IP 的情况下制作）。如果是ARM阵营的IC设计公司，需要大量的外包IP。这些 IP 是昂贵的。因此，不好具体说明各个IC设计公司的设计成本。统一量化。

按照国际通行的微利芯片设计公司的8:20定价方式，即硬件成本为8时，价格为20，独立CPU-X定价为10万片。 212 美元。不要以为这个价格很高，其实很低。 Intel的一般定价策略是8:35，而AMD历史上已经达到了8:50。

在产量10万片的情况下，独立CPU-Y也采用8:20定价方式，价格为305美元；

当产量为100万时，独立CPU-Y也采用8:20定价方式，其价格为75美元；

当产量为1000万时，独立CPU-Y也采用8:20定价方式，价格为52.5美元。

可以看出，为了降低CPU的成本/销售价格，输出非常重要，这也是Intel和Apple能够使用相对昂贵的处理技术并获得超额利润的关键。

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