Vyvinout a vyrobit nový křemíkový čip s miliardami tranzistorů je stále těžký a finančně náročný proces. Jak je to vlastně s náklady při vývoji a výrobě?
Doba nahrává vzniku nespočtu technologických startupů, ale jen pár odvážlivců se pouští do vývoje a výroby vlastních čipů. Proč to tak je a jaký je současný stav ekonomického pohledu při vývoji křemíkových čipů odtajnila společnost Adapteva.
Návrh a vývoj čipu: 1 milion až 1 miliarda dolarů
Na trhu je obrovské množství čipů, které se liší složitostí a počtem tranzistorů. Ty nejjednodušší, mezi které patří například specializované čipy ASIC pro těžbu bitcoinů, mohou být navržené za cenu pod úrovní jednoho milionu dolarů.
Adapteva vyrábí také poměrně jednoduché specializované čipy Epiphany a během tří let stál vývoj pod 3 miliony dolarů. Stále jde ale o ty nejjednodušší čipy. Jak Andreas Olofsson z Adaptevy uvádí, návrh a vývoj čipu jako je Apple A8, IBM Cell a dalších může stát i více než miliardu dolarů. Jeden druh složitého křemíkového čipu.
Aby podpořil svá tvrzení, pokusil se ukázat detaily vývojového procesu a cenové rozmezí, se kterým se v oblasti vývoje křemíkových čipů počítá.
Návrh a vývoj hardwaru: 300 tisíc až 200 milionů dolarů
Při vývoji samotného hardwaru je největším nákladem práce inženýrů, jejichž průměrná cena je v Silicon Valley kolem 200 tisíc dolarů za rok. V případě startupu může jít o tým tří inženýrů (architekt, designér logiky, kontrolní/testovací inženýr), v případě Intelu jde klidně o tisíc inženýrů.
Návrh a vývoj softwaru: 0 až 800 milionů dolarů
Čip pochopitelně nepracuje sám o sobě, je potřeba mít k dispozici softwarové vývojáře, programátory ovladačů, knihoven a také vývojáře ověřovacích a kontrolních systémů. Ceny jsou přibližně podobné jako u hardwarových inženýrů (200 000 dolarů na rok za jednoho), počet může být 0 (jednoduché ASIC čipy) až tisíc inženýrů u nejsložitějších čipů.
Licence: 0 až 10 milionů dolarů
Většinu základních technologií je nutné licencovat (Semiconductor intellectual property core), především pokud jde o rychlé rozhraní pro přenos dat. Jedna technologie může mít cenu i přes jeden milion dolarů. Většina továren ale poskytuje licence na základní návrh SRAM, logiky a vstupné-výstupní rozhraní zdarma.
V případě pokročilejších IP, které vychází z již licencovaných návrhů, se ale připravte na mnohem vyšší náklady. Složitější obvody také znamenají nutnost zkušenějších a tím pádem i dražších inženýrů pro výsledný návrh a vývoj.
Software pro návrh designu: 0 až 10 milionů dolarů
Různé typy softwarových nástrojů EDA (Electronic design automation) pro návrh a simulaci integrovaných obvodů a další procesy jsou nedílnou součástí vývojového a návrhové procesu. Pokud jde o složité čipy, nemůžete si jako výrobce čipu dovolit chybu, protože pokud takový čip přijde například do tabletu, telefonu nebo herní konzole, případná chyba by znamenala neuvěřitelně vysoké ztráty.
Ukázky z nástrojů EDA
Na těchto nástrojích se tak u složitých čipů nikdy nešetří. Pokud ale tvoříte jednodušší čipy, které nejsou v kritických produktech, můžete riskovat a ušetřit na kontrolních nástrojích. Výhodou ale je, že pokud software jednou nakoupíte, už ho můžete využívat i pro další čipy „zdarma“.
Vytvoření finální fotomasky pro čip: 100 tisíc až 3 miliony dolarů
Finále celého návrhového procesu designu čipu je vytvoření fotomasky, která slouží pro hromadnou výrobu velkého počtu čipů. Pokud neplánujete výrobu milionů čipů, ale spíše menšího počtu čipů s vysokou cenou, používá se levnější a jednodušší výroba (třeba v továrně MOSIS), kdy na jednom waferu sdílíte místo s jinými čipy od jiného výrobce.
Testování: 5 tisíc až milion dolarů
Veškeré návrhy a prototypy je nutné podrobně otestovat pomocí automatických nástrojů, obzvláště u čipů, které se budou vyrábět ve velkých počtech.
