2纳米芯片，三星和台积电的金钱竞赛( 二 ) 本文来自微信公众号：财经十

在半导体制程中， 28纳米制程是一条分水岭， 28纳米及以下工艺被称为“先进工艺” ， 28nm以上被称为“成熟工艺” 。有时， 28纳米也被划分到成熟工艺这个阵营。 7纳米及以下，是先进工艺中的“高端圈子” 。先进制程越往下走，投入越大。
芯片的成本来自硬件成本和设计成本。硬件的部分就包括晶圆、掩膜、封装、测试四个部分。软件部分来自EDA工具、IP授权、架构等部分。
从先进工艺设计成本来看，根据第三方半导体研究机构Semiengineering计算， 28纳米制程的开发费用大约为5130万美元，到16纳米制程需要投入1亿美元，到5纳米制程节点，这个费用达到5.42亿美元。如果按照接近两倍涨幅测算，在2纳米制程上，开发费用可能会将近20亿美元。这个费用包括了IP授权、软件、确认、验证、架构等环节。

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图片来源：Semiengineering
越往先进制程走， EDA的复杂程度也越高。
EDA即电子自动化设计，是芯片制造中无法避开的环节。它利用计算机辅助设计软件，来完成超大规模集成电路芯片的功能设计、综合、验证、物理实现（包括布局、布线、版图、设计规则检查等）等流程。
EDA和代工厂、芯片设计公司三者联系紧密。代工厂需要和EDA公司合作进行工艺的开发， IC设计公司需要使用EDA工具进行芯片设计，然后采用代工厂的工艺进行生产。
新思科技（NASDAQ:SNPS）作为全球头部EDA公司，市场份额多年一直保持第一。作为唯一一家既在芯片制造的所有流程环节提供核心技术和软件，同时又在芯片设计的全流程提供核心技术软件的EDA和IP的公司，可以说，先进制程的芯片没有一个可以避开新思科技的EDA工具。
新思科技中国区副总经理朱勇告诉《财经十一人》，从EDA工具开发的角度，先进制程越往下走，所需要面对和解决的问题就越多、越复杂，相应地研发投入就越大。可以从两个维度来看，一个是设计规模一个是工艺复杂度。从设计规模来说，到了3纳米时代，芯片设计规模比28纳米时代增加了几十倍，往往能达到十亿甚至几十亿晶体管的级别，相应地EDA工具种类保守估计在上百种。越往先进制程走，成本就越高。
EDA之外，先进制程的设备也是一个极大的投入。对设备公司来说，研发投入也随着制程向前推进而增长。 2021年，光刻机巨头阿斯麦公司（ASML）的研发投入达到25亿欧元，阿斯麦公司的公开说法是，主要是由于极紫外光刻机的生产以及开发更进一步high-NA的极紫外光刻机。

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第三方分析机构IBS测算过晶圆厂在先进工艺的研发投入， 3纳米制程的工艺研发投入达到40亿美元-50亿美元，建一座3纳米制程、每月生产4万片的生产线，成本约为150亿美元-200亿美元。
在先进制程上跑得最快的选手之一是台积电。梳理台积电历年研发投入发现，台积电的研发投入基本在稳步上升， 2021年台积电研发投入为44.57亿美元。可以看到台积电的研发增速基本上每2年-3年就会有一个高点，这与其进入下一个制程的量产有关。例如在2020年，台积电的研发增速从2019年的8.91%一下子上升到27.59% ，那一年台积电计划量产5纳米工艺，并全面使用EUV 。 2021年，台积电宣布， 2021年的300亿美元的资本预算中，将有80%用于扩展先进制程。