一张wafer能出多少chip？

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嗨，我是阿诚，这是我的第145篇文章，今天聊聊#晶圆和芯片。

在半导体圈里，经常能听到厂商说“我们每月产能5万片wafer”。听起来很厉害，但如果你想把这个数字换算成芯片数量，就会发现这里面藏着不少门道。

先搞清楚三个名词：wafer是硅做的圆片，是芯片的毛坯料；die是wafer上一个个小矩形的“裸芯”，还没封装；chip则是die切下来、封装好之后的成品，就像披萨（wafer）切成块（die）再装进盒子（chip）。

目前常见的晶圆尺寸有：6英寸（150mm直径）：老工艺、特殊应用。8英寸（200mm直径）：成熟工艺，主要做模拟芯片、功率器件、MEMS等。12英寸（300mm直径）：当前主流，先进逻辑芯片、存储芯片几乎都用它。直径越大，可用面积越大，产出的芯片也越多。

以300mm晶圆为例，理论面积是π×半径² ≈ 70,685平方毫米。但理论面积并不能全部利用，原因有三：

1. 边缘排除（Edge Exclusion）：晶圆边缘5-10mm的区域，因为加工精度、夹具接触等问题，良率差，不会用来放die。例如300mm晶圆，扣掉5mm边缘，可用半径=145mm → 可用面积 ≈ 66,000 mm²。

2. 切割道（Scribe Lane）：die之间要留出50~150微米的空隙，方便用激光或锯片分割。这个间隙加起来也会吃掉不少面积。

3. 非产品结构：晶圆上还会放一些工艺监控结构（PCM）和测试电路，帮工程师检测生产质量，这部分也占空间。

现实情况：理论面积只能用掉大约90%左右。

一片wafer能产出多少die，还取决于单颗die的面积。这个由芯片设计决定：手机SoC：100-150 mm²。大GPU：400-800 mm²（巨无霸）。DRAM颗粒：20-30 mm²。微控制器MCU：2-10 mm²。

有了可用面积和die面积，还得考虑良率。良率是生产出的die中能通过测试的比例，一般在60%到95%之间，新工艺往往低得多。对于大芯片，良率也会因为缺陷概率高而降低。于是估算公式就出来了：可用die数量 ≈ 晶圆可用面积 ÷ 单die面积 × 良率。晶圆可用面积=π×(有效半径)²×面积利用率（去掉切割道等）。

举个例子：一片300mm晶圆，边缘排除5mm，有效半径145mm，可用面积≈66,052平方毫米；扣掉切割道等损耗，面积利用率90%，得到59,447平方毫米；如果die是5×5mm（25平方毫米），理论可以放2,378个die；再乘以80%的良率，大约能得到1,902颗良品芯片。

不同芯片的产出差别很大。同样是300mm晶圆、良率80%、利用率90%：DRAM颗粒（25平方毫米）大约能出1900颗；手机SoC（120平方毫米）约400颗；大型GPU（600平方毫米）只有80颗；小MCU（4平方毫米）能超过1.2万颗。这也解释了为什么同样的晶圆产能，存储厂的出货量往往是GPU厂的几十倍。

良率对产出的影响极大。新工艺初期良率可能只有30-50%，工艺成熟后能到90%以上。为了减少损失，有些厂商会“降级”产品，比如GPU某部分有缺陷，就屏蔽掉一部分功能卖低端型号，从而提高可用率。

回到开头的问题，如果一家DRAM厂每月产能是5万片300mm晶圆，按每片出1900颗良品die计算，就是9500万颗DRAM die。如果一个内存条用8颗die，那月产量大约是1187.5万条内存条。当然，这只是粗略计算，真实生产中会因设计、封装、订单规格等因素波动。

所以，下次再有人跟你说“我们月产xx万片wafer”，你就可以告诉他：得看die多大、良率多少，否则这问题就像问一张披萨能切几块一样——切法不同，差别可不是一点点。