晶片為什麼這麼貴？

晶片貴，是因為很大一部分的錢，在做出第一顆之前就花掉了：設計要一大群工程師做很久，印電路用的一整套光罩很貴，蓋一座晶圓廠、買齊機台更貴。之後，每一片晶圓還要在廠裡走幾百道步驟、好幾個月；做壞的晶片也要算進去；最後還要封裝和測試。這些錢攤到賣出去的每一顆上，就是晶片的成本。

不過，「貴」要看是哪一種晶片。有的很便宜，有的貴得多。下面一項一項說。

一顆晶片的錢，花在哪裡？

大致是這六項：

1. 設計
2. 光罩：印電路用的「底片」
3. 晶圓廠和機台
4. 加工：晶圓在廠裡走的那幾個月
5. 做壞的晶片：好的要替壞的分攤
6. 封裝和測試

前三項，是做第一顆之前就要先花掉的一大筆錢；後三項，則是每多做一片、每多包一顆，就要再花一次。

設計一顆晶片，為什麼就很貴？

一顆手機晶片上，有上百億個小開關（電晶體是什麼？）。這麼多開關怎麼接、會不會出錯，都要先在電腦上畫好、一遍一遍模擬；光是確認設計沒錯，就常佔掉很大一部分的人力。所以設計一顆大晶片，要一大群工程師，從開始設計到第一批晶片做出來，常要好幾個月到一年以上。

設計用的專門軟體授權很貴；有些電路區塊是買別人做好的設計，也要付錢。設計怎麼做，可以讀「晶片是怎麼設計出來的？」。

這筆錢跟做幾顆無關：做一顆跟做一億顆，設計都一樣要做。

光罩是什麼？為什麼一套就很貴？

設計完成、交出去，叫下線。接著要做光罩：曝光用的「底片」，一片印著電路圖案的玻璃。曝光機用光把它的圖案縮小，印到晶圓上（怎麼印，見「微影（黃光）是什麼？」）。

晶片的每一層圖案，至少要一片光罩，一整套常有幾十片，越先進的製程越多。每一片都要把極細的圖案畫得一點不差。一般資料說的量級，是先進製程一整套動輒上百萬美元，越新的一代越貴。

下線之後才發現設計有錯，就得改設計、重做光罩，錢和好幾個月一起賠進去。

晶圓廠和機台，到底有多貴？

非常貴。蓋一座先進的晶圓廠、放滿機台，要花數十億到上百億美元，只有很大的公司拿得出來（fab 是什麼？）。機台裡，最先進的極紫外光曝光機，一台就要上億美元（極紫外光（EUV）是什麼？）。

機台買來之後，不管有沒有在用，每天都在折舊，所以晶圓廠 24 小時運轉，讓這筆錢攤到越多片晶圓上越好（晶圓廠為什麼 24 小時不停？）。

晶圓在廠裡的那幾個月，也在花錢

一片晶圓從投片到做完，要走幾百道步驟，常要好幾週到幾個月（一片晶圓要做多久？）。每一步都要用到機台的時間、電和輪班的人，很多步還要超純水、氣體、化學藥液。步驟越多，一片晶圓花掉的就越多（也可以讀「晶圓廠為什麼那麼耗電？」）。

做壞的晶片，為什麼也要算錢？

一片晶圓上一次做很多顆晶片，小的上千顆、大的幾十顆，總有一些會做壞。一片晶圓花的錢差不多是固定的，好的越少，每一顆好的要分攤的就越多（新聞說的「良率」是什麼？）。

晶片越大越吃虧：一片放得少，被缺陷砸中的機會又高，所以大晶片的成本漲得特別快。

做到一半救不回來的晶圓，只能報廢；越接近做完才報廢，賠進去的越多。救得回來的要重工，也要多花機台和時間。

封裝和測試，也要錢

晶圓做完，還要封測：通常先用針測把每一顆都測過，壞的不包，省下封裝的錢；好的切開、裝進外殼，再測一次（晶片怎麼測試？、封裝是什麼？）。

測試機很貴，每一顆測得越久，攤到的錢越多。外殼也有便宜的和貴的：接腳越多、越要散熱，就越貴。很小、很便宜的晶片，封裝和測試可能佔掉成本的一大塊。

為什麼同一顆做越多，每顆越便宜？

因為前面那些先花掉的錢，可以攤得很薄。

想想做塑膠玩具：先要開一副很貴的模具；之後每多壓一個，只多一點塑膠的錢。只做 10 個，每個都貴得嚇人；做 100 萬個，模具的錢就幾乎看不到。晶片的設計和光罩，就像這副模具。

用假設的數字算算看。假設設計加光罩，一共花了 1 億元：

一共做幾顆	每一顆要攤的設計和光罩錢
1 萬顆	1 萬元
100 萬顆	100 元
1 億顆	1 元

做晶片本身的錢沒變，攤的錢卻差了一萬倍。

為什麼最先進的晶片特別貴？

最新的一代，每一項都往貴的那邊走：

• 設計更難：開關更多，要確認的也更多。
• 光罩更多、更貴：最細的幾層要用極紫外光，或用以前的光分好幾次印。
• 廠和機台更貴，又還很新，錢還沒攤完。
• 步驟更多，晶圓在廠裡待得更久。
• 一開始良率低：很多問題還沒找到。

新一代的好處，是同樣大小放得下更多開關，更快、更省電（新聞說的「2 奈米」）。可是這麼貴，多半只有真的需要、又做得很多的晶片才划得來（也可以讀「摩爾定律是什麼？」）。

那為什麼有的晶片很便宜？

車子、家電、充電器裡很多小晶片很便宜，因為每一項都站在便宜的那一邊：

• 用舊幾代的作法：機台的錢多半早就攤完，步驟少，做得熟，壞的少（新聞說的「成熟製程」是什麼？）。
• 晶片很小：一片放得下很多顆，被缺陷砸中的機會也小。
• 做得很多、賣很多年：設計和光罩的錢攤得很薄。
• 封裝簡單：腳不多、不太發熱，便宜的外殼就夠。

所以晶片貴不貴，大致看三件事：用哪一代的作法、晶片有多大、一共做幾顆。

在 fab24hr 裡

遊戲裡沒有價錢，可是很多選擇都碰得到成本。主線「晶片的一生」第 3 章「壞的形狀」，客戶希望助聽器晶片「螢火」越小越好；欣怡想在晶片裡留兩格自己的測試鍵，王經理說：「兩格，晶片面積多 2%。客戶會問。」第 4 章「提早兩週」，客戶想風險投片：沒過，那幾批可能整批報廢。第 8 章「趕時間」，急件 H-2417 的第 7 片要手動補蝕刻；前 6 片已經做好了，再蝕刻一次就只能報廢。第 10 章「待機電流」，測試上限卡緊一點，良率掉將近五個百分點，第一批就不夠了。

想當光罩工程師：按「進廠」、選「打工人的一天」，在「今天你是」卡片上點「量產廠」，左右滑到光罩工程師。午班，一片光罩的保護膜多了一道刮痕，而這一層只有這一片光罩，沒有備用：繼續用，貨照走；送去換膜，這一層停兩天。遊戲裡的公司、晶片、人物、批號和數字都是虛構的；晶片的錢花在哪，照公開的一般資料寫，金額只寫各來源一致的量級。其他行話可以到「半導體晶圓廠的行話，白話解釋」查。