按照14nm DUV的生产线来算,一条线100亿美元左右(参考三星在西安建设的晶圆厂)。
注:下面说的货币单位全部是美元。
厂房将10亿甚至更多,供电设备(包括应急供电设备)、面积巨大的超净室(上万平方米,还很高)、换气设备、冷却设备等等。厂房本身也是高标准,因为晶圆生产非常怕振动,就是从工厂附近开过去一辆卡车,带来的振动都会影响晶圆生产。所以厂房的地基打的非常深,而且做了很多稳定措施,类似于高层建筑防地震,不过这里难度更高,成本也高,因为厂房占地面积远远超过摩天大楼。
光刻机,一条生产线大概需要上百台光刻机,193mm的DUV光刻机30多台,一台5000万左右(西安的三星工厂是14年建成投产的,当时什么价格我也不知道,不过估计也不会差太多),这就是10+亿。其他波段的光刻机从几百万到1000多万不等,这又是20+个亿进去了。为什么要这么多台?因为现在的晶圆都是多次曝光(十几次到几十次),不是每一次都要用最先进的光刻机。(PS:台积电的7nm EUV和未来的5nm,也只是其中几次曝光用到EUV光刻机,而不是每次曝光都用到EUV)
此时已经花了将近50个亿。除此以外,晶圆厂还有其他上百种配套设备,很多配套设备还区分具体型号,这些设备在一起,才能完成晶圆生产。每种设备从几十台到几百台不等。生产中和生产后还需要进行各种检测,来保证晶圆的质量。这些设备便宜的几十万,贵的几百万,这又要花掉几十亿。
整个晶圆,从硅片到成品,需要经过1000多道工序。非常的复杂,这1000多道工序,每一道怎么干,合起来,就叫做工艺。工艺决定了你能造什么制程的芯片,一样的设备(当然还有多达上百种的耗材,比如研磨液、曝光胶之类的,也要跟上),中芯国际只能造14nm的,台积电就能造7nm的,这就是工艺先进。
具体的生产设备,可以参考下面的晶圆生产流程图:
所以,杂七杂八,就花了100亿了。。。。。
说明一下,三星在西安的生产厂,在全世界范围内都是非常大的晶圆厂,每月产能在10+万片12寸晶圆。不是每一家晶圆厂都这么大,比如Intel大连厂耗资为只有25亿美金。
PS:说下厂房,厂房不仅仅要求无尘和防震,晶圆厂需要的是恒温恒压恒湿的无尘车间。温度、湿度、气压变化,都会影响设备精度。恒压和恒湿还好说,难度主要是无尘和恒温。晶圆厂是最高级别的无尘车间,都是1级(一般的无尘车间都是千级万级,这个数字越小标准越高),标准可以参考老美的标准:
其次晶圆厂非常非常的费电,参考台湾缺电影响台积电,台积电还想自建发电厂。一个先进FAB的耗电量和一座几十万小城市相当。如此高的耗电量,就给散热带来的巨大的压力,所以厂房的每平米成本会非常的高。
说到耗电量,又可以拿西安三星厂举例了。16年夏季用电高峰,西安南郊变电站因为超负荷运行,炸了。三星晶圆厂就受到了波及,损失上亿RMB。我不是电网的人,无法解释电网到底出了啥问题,因为高负荷也不应该爆炸。但是据说和晶圆厂用电量大有关,反正没有事故调查报告,起码没公开。有知道的大佬可以介绍一下。
PPS:我只是想举例说明晶圆厂对于用电要求高,不是想黑西安。请各位乡党不要喷我~~~~~
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这个答案收到关注越来越多啦,因为我的不专业,被很多人教育了。我和专业人士咨询了一下,补充几点:
1、晶圆厂整个车间都是无尘车间,但一个晶圆厂很大,分很多模块,并不是每个模块都是一级无尘。一般只有光刻车间是一级,其他车间从百级到万级不等。PS:很多员工不愿意进光刻车间,因为进去一次极其麻烦,还要穿上专门的防尘防静电的衣服,还不能上厕所。
2、第二,西安南郊变电站与晶圆厂无关。并且电力部门也公开调查报告:
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