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芯片的成本可以分為裸晶制造、封裝、流片、研發(包括外購IP)四個主要部分。其中:
裸晶制造主要是在晶圓代工廠生產芯片并做KGD測試;
封裝是指裸晶生產完畢送到封裝廠進行測試后封裝;
流片是芯片設計公司第一次驗證性質的生產,把電路轉刻到光罩(又叫掩膜),從RTL網表到芯片,芯片流片過程至少持續三個月(包括原料準備、光刻、摻雜、電鍍、封裝測試),一般要經過1000多道工藝,生產周期較長,因此也是芯片制造中最重要最耗錢的環節,并且這個費用是一次性的,如果流片失敗,還需要重新來過,費用翻倍;
研發成本中很大一項是外購IP,一般是ARM的架構IP,大公司是徹底買斷,小公司則是買一個License,每做一個芯片就要買一個License。
封測包括封裝和測試,車載芯片為了通過AEC-Q100,封裝成本較其他芯片要高,功率越高,封裝成本越高,大概能占到芯片制造成本的40%,再加上大約10%的測試以及物流,合計封裝成本占到芯片制造成本的一半。順便說一下,全球最大的汽車芯片封裝廠家是AMKOR,2022年其汽車領域收入達29億美元。

數據來源:臺積電
上表是臺積電的晶圓代工到芯片的成本分析,三星的代工價格會比這個低得多。對芯片來說,芯片面積即Die Size是與成本關聯度最高的指標。
Die Size越大,每片12英寸晶圓切割的數量就越少,而每片12英寸晶圓的成本是固定的,同時Die Size超過800平方毫米后,良率會迅速下降,成本會大幅度增加。
Die Size主要取決于制造工藝,制造工藝越先進,晶體管密度就越高,同樣晶體管數量成本就低,但是進入5納米后晶圓成本的上漲抵消了密度提高帶來的紅利,成本不僅沒有降低,反而略有上漲,另一方面也取決于芯片廠家的設計,比如GPU和FPGA,因為單元(cell)規整程度很高,很難做線路優化,同樣密度下Die Size會遠比傳統SoC要大。
目前,自動駕駛芯片主要有高通的SA8540P+SA9000B,英偉達的Xavier、Orin和Thor,特斯拉的一代和二代FSD。
高通的SA8540P+SA9000B,即高通Ride 3.0平臺。

圖片來源:高通
高通Ride 3.0版,內部代號Cetus。圖上可以看出開發平臺有16路攝像頭輸入,12路車載百兆以太網輸入,4路車載千兆以太網輸入。高通Ride3.0參考硬件包括Cetus V1主板,MCU為英飛凌TC397,MakenaAU SIP承載卡即SA8540P的承載卡,Qranium卡即SA9000P。GMSL的攝像頭輸入板,對應安森美AR231攝像頭,帶散熱器的PCIe交換器板,基于英特爾芯片的視頻卡,千兆以太網卡?;A軟件包括Ubuntu 20.04,QNX的SDP 7.1.0,QNX PCIe交換庫,高通英飛凌AURIX 2.0.8,高通CDT即QDrive 3.0,還有高通QDrive ES4.3。高通平臺使用CDT(Configure Data Table)來存儲平臺信息和內存參數,CDT默認以數組方式存放在boot_images的源文件中,并最終編譯到sbl1中;CDT也可以保存到UFS或eMMC中,在啟動過程中加載。
根據https://www.volza.com/p/hsn-code-90304000/export/中進出口代碼的判斷10 PW172 011S DTP TOP ASSEMBLY ADP STAR KIRKWOOD MAIN CARD V2 SA8295P-SA8540P MAKENAAU V1 PMM8295AU V1 RCM DESIGNING TE,基本上可以確定高通的SA8540P與SA8295P相差無幾,兩者的ADP即汽車開發平臺屬同一個名稱下,MakenaAU也對應了高通Ride 3.0板中的MakenaAU。兩者又都是5納米工藝。

圖片來源:毫末智行
單顆SA8295P的CPU算力也是200k DMIPS,不難推斷,SA8295P與SA8540P基本相差無幾。
根據https://www.phoronix.com/news/Qualcomm-QAIC-Cloud-Accelerator,AI100和SA9000P的Linux驅動完全一致,不難推斷兩者差別很小,高通也僅有這一款加速器,于2021年下半年量產。谷歌搜索qranium qualcomm,頭條也是高通的AI100。

圖片來源:高通
高通AI100有多個版本,主要差別是內核數量和SRAM。頂配采用16核設計,每核配備9MB的SRAM,SA9000P也是144MB的SRAM,可能為了降低功率,頻率有所降低,AI100頻率是2.1GHz,SA9000P可能降低至1.9或2.0GHz,算力也略微降低至360TOPS。在高通開發平臺介紹中,參考硬件的算力只有200TOPS,可能是8核設計。SA9000P實際也有兩個版本,高配版為SA9000P-B,低配版為SA9000P-A,算力就是200TOPS。
高通開發硬件平臺的PCIe連接,兩片SA8540P的載板(與SA8195P/SA8295P載板一致)與SA9000連接,同時還有M.2 SSD接口(就是實際上車的UFS)和萬兆車載以太網。核心元件是Microchip的PCIe交換機,型號為PM43028B1-F3EI,價格比較高,約100美元一片,比SA8155P還貴。
SA8295的公開信息是有的。

SA8295P的車載開發平臺,圖片來源:高通
根據SA8295P的公開介紹,可以發現SA8295P與高通筆記本電腦用的8cx Gen3代完全一致,僅在NPU上算力略高1TOPS,是30TOPS。
下圖是有關高通8cx Gen3的介紹。

圖片來源:推特
這個與高通手機用的驍龍888比較接近,驍龍888采用5nm制程,1 * 2.84GHz Cortex X1,3 * 2.4GHz Cortex A78,4 * 1.8GHz Cortex A55,8cx Gen3、SA8295、SA8540P是4個2.84GHz Cortex X1,4個1.8GHz Cortex A55,SA8295少了5G Modem,但它是4個X1超大核,NPU和GPU也略強,因此Die Size與驍龍888應該沒差別,甚至可能更大。
根據SA9000P-B的算力以及高達144MB的SRAM緩存,估計其成本大約在250-300美元。

圖片來源:特斯拉
上圖是特斯拉第一代FSD芯片,采用三星14納米工藝,流片成本估計不高,1000萬美元左右,有60億晶體管,260平方毫米,這在當時算是很大的芯片了。假設FSD生命周期內出貨量為100萬片,每片分攤流片成本大約10美元,估計FSD一代芯片包括購買IP的開發成本2億美元,每片分攤成本為200美元。晶圓制造成本大約20美元每片,車載封測成本比較高,大概占晶圓制造的一半,也就是10美元,合計240美元,如果出貨量為50萬片,那成本就大幅增至440美元,所以特斯拉不急著推HW4.0。

圖片來源:特斯拉
7納米芯片一次性流片成本大約3000萬美元,也就是大約2億人民幣。如果二代FSD出貨量達到10萬片,每片分攤的成本大約300美元;出貨量30萬片的話,每片分攤成本100美元;出貨量100萬片,每片分攤的成本大約30美元。其die尺寸看起來與英偉達Orin差不多,估計晶圓制造成本和封裝成本為150美元。特斯拉2022年銷量131萬輛,按FSD選裝率20%計算,按30萬套計算,研發成本按900萬美元,每片分攤30美元,成本大約為280美元;如果15萬片的出貨量,那么成本大概是410美元;如果10萬片的話,那么成本是540美元。
二代FSD代工應該還是三星,三星的報價只有臺積電的1/3甚至1/4,這也是臺積電的營業利潤率是三星5倍的主要原因。選擇三星就不大可能選擇不成熟的5納米工藝,應該還是成熟的7納米工藝,2023年中期,在特斯拉家門口的三星德州儀器奧斯汀廠就能量產7納米芯片了。
英偉達芯片Die Size一向很大,即將在2025年量產的Thor有770億個晶體管,面積估計有800平方毫米。英偉達的A100,有540億個晶體管,面積有826平方毫米,不過是臺積電7納米工藝制造的,GH100是臺積電4納米工藝,有800億個晶體管,面積有814平方毫米。

圖片來源:英偉達
高通和英偉達都有分攤研發成本的辦法,高通有龐大的手機芯片出貨量,可以共用很多IP,按驍龍888出貨量2500萬片計算,流片成本就幾乎可以忽略不計算,研發成本也可以分攤到很低。英偉達的Thor與英偉達GH100共用大部分IP,研發成本可以大幅度降低,GH100主打服務器領域,ChatGPT讓30萬美元一臺的DGX-H100供不應求,里面主要的芯片就是GH100。

圖片來源:中航證券
先進制程對應的開發成本,這里只是大概估計,軟件的成本非常難以估計,各種芯片之間差異巨大,上圖主要是說明先進工藝很貴,這里的Verification可能指的是流片,因為IC設計公司用EDA工具做驗證幾乎不花什么成本。5納米流片的成本大概5000萬美元,3納米估計1億美元。

主要自動駕駛芯片成本分析,數據來源:各公司資料及作者估算
英偉達和高通的芯片毛利率都很高,英偉達毛利率達65%,而高通整體毛利率為58%,不過專利授權部門的毛利率是超過70%的,估計芯片的毛利率大概是50%,這個成本未計入分攤流片的成本。當然價格和采購量也關系很密切,這里價格僅供參考。除此之外,都按100萬片的生命周期出貨量分攤成本。
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