为什么 MAX-、AD-、LT- 零件(以及其他)如此昂贵?

电器工程 集成电路 成分 制造业 成本
2022-01-09 15:07:04

我很好奇为什么像 Maxim、Analog Devices 和凌力尔特这样的 IC 制造商的零件如此昂贵?我知道它们的质量要高得多(更好的电气特性等),但对于某些部件来说仍然没有意义。例如:

SD 闪存媒体控制器(不相同,但功能相同)
Maxim MAX14502 : $21.69 Mouser
Microchip USB2244 : $2.18 Mouser

RS-232 收发器(不是引脚对引脚相同,但做同样的事情)
Maxim MAX3232:5.92 美元
TI MAX3232:1.91 美元
ST ST3232:1.06 美元

加速度计。这可能是一个极端的例子。它们有点不同,但都是具有相同灵敏度的 3 轴数字加速度计。
Analog Devices ADXL362:9.73 美元(!?)
飞思卡尔MMA8653FC:1.09 美元

还有很多例子。

我将尝试对问题进行框架化,这样就不会成为讨论。作为设计工程师,您为什么要选择贵 5 到 10 倍的零件?可能是什么技术原因?

显然,有些市场需要非常高质量的组件,但对昂贵、优质组件的需求有那么大吗?昂贵的芯片制造商如何与其他可以使其便宜得多的芯片制造商竞争?

4个回答

披露:我目前为提到的一家制造商工作,我完成了第二个的实习,我认识第三个的现任和前任员工。我无法透露细节,但我可以给出一些 IC 成本和价格可变的一般原因。我也不能谈论所提到的具体 IC——即使我知道为什么我公司的版本是这样定价的并且可以透露这些信息,我也不可能知道为什么其他公司的定价不同。

有很多原因——技术和非技术——为什么一个制造商的 IC 价格可能比另一个制造商的价格高很多。以下是一些主要的。对于特定情况,其中一些或全部可能是正确的,并且制造商可能针对不同的 IC 类型(例如运算放大器、ADC、电压调节器等)处于不同的价格位置。

技术原因

晶圆厂/组装

每个制造商都有不同的晶圆厂工艺(实际上是许多工艺),制造商使用的工艺可能对特定应用有更好的性能或者工艺可能更昂贵(这当然会推高最终IC的成本和价格) .

然而,即使采用相同的工艺和电路,IC 组装中使用的材料在性能和成本上也会有所不同。例如,更高质量的模塑料可减少芯片上的应力,从而提高温度性能……但制造成本会增加。为了进一步降低管芯上的应力,可以添加聚酰亚胺层。另一种可能影响性能和成本的材料选择是引线键合材料-- 例如,金线更容易达到或超过资格标准(例如温度循环),但金比铜贵。更高质量材料的附加成本对于需要长寿命、剧烈温度波动等的应用可能很重要,但对于温度变化很小的短期应用来说,这将是不必要的费用。

测试

生产测试对整体成本和质量也有很大影响。几乎每个 IC 都需要某种修整(例如激光修整(测试费用)。修剪还可能需要添加非易失性存储器,这可能需要额外的数据保留测试,这也会增加测试时间。晶圆厂工艺甚至可能决定修整是在晶圆探针还是最终测试(即在芯片封装之后)进行。晶圆探针通常具有更高的吞吐量(因此更便宜),并且允许制造商在花钱封装之前丢弃坏芯片,这当然降低了测试的总体成本。

此外,虽然每个 IC 都经过测试(至少为了连续性),但总体测试覆盖率可能会有所不同。国防、汽车或医疗等一些应用需要非常低或 0 的 DPPM,这要求制造商全面测试所有电气参数(可能超过温度,这会显着增加测试成本)。其他应用不需要如此低的 DPPM,制造商可能会选择不在生产中测试某些显示高\$C_{pk}\$的电气参数在表征过程中,特别是如果这些参数具有较长的测试时间或需要更昂贵的测试设备。跳过这些测试可以显着降低成本和价格,但通过不符合规格的芯片的风险非常低但非零风险(由于高 \$C_{pk}\$),这可能是值得的客户在不太关键的应用程序。

非技术原因

影响价格的一个非技术因素是哪个制造商最先上市。这家制造商暂时垄断或接近垄断,可以要求更高的价格。该制造商可能会花更少的时间优化他们的生产以降低成本,以便率先进入市场。较晚进入市场的制造商倾向于优化成本以削弱最先进入市场的制造商,因为客户不会以相同的价格购买相同或几乎相同的 IC 转向不同的制造商。最先进入市场的制造商如果已经赢得了大客户的设计胜利,即使新 IC 以较低的价格提供,他们也可能仍然能够要求更高的价格。

此外,制造商与主要客户的先前关系和感知声誉可以使其收取更高的价格。如果主要客户与制造商的支持团队建立了关系和/或如果客户过去与不同的制造商有质量问题,他们可能愿意支付额外费用。

简而言之

最终,制造商的价格取决于它所针对的市场:一些客户的产量相对较低,但有非常高的质量需求并愿意为此付费(例如军事、汽车和医疗),而其他客户的产量要高得多,而且每一分钱数。为关键应用制造的 IC 依赖于更高的利润来弥补相对较低的产量、使用质量更好的材料、具有更广泛的测试覆盖率等。为不太关键但更高产量的应用制造的 IC 优化成本以提供价格更低的 IC,从而弥补较低的利润率与更高的销量。

当你说“他们做同样的事情”时,你必须小心。诚然,可能存在相同的基本功能,但不同的用途以不同的方式衡量质量。

例如,LM324 运算放大器非常便宜,而大致相同年份的 LT1014 成本要高出 10 倍。它们都是运算放大器,并且都会“做同样的事情”,但 LM324 的偏移电压是 10 毫伏,而 LT1014 的偏移电压是微伏。如果我要放大压电爆震传感器信号来判断盒子何时被摇动,我将使用 324。如果我需要放大热电偶,我将使用 1014。

我看了一眼加速度计数据表和 Analog one 规范了 Xtrinsic 没有的东西,比如线性度和交叉轴规范。如果这些东西在我的应用程序中很重要,我可以只购买模拟部分,或者调用 Xtrinsic 并尝试追踪信息。然后我不能保证它不会在以后的批次中改变,因为这不是他们保证的属性。

问:为什么我会选择贵 10 倍的零件?
答:我正在按照军用规格建造飞机/太空/潜艇/任何东西,我需要保证在极端条件下工作的零件。

那些其他部分可能会完成这项工作,但木星的轨道很远[卫星],或者人们的生命是赌注[潜艇应急系统]。

[编辑] 一家保证这种性能的公司正在对每批更多样品进行大量质量控制检查。他们甚至可以测试每个芯片。如果规格表给出[比如说] 100 伏的额定值,则实际部件可能经过 120 伏的测试。
这种质量控制测试大大增加了组件的成本。

有几个原因:第一个是这些公司提供的各种零件符合某些行业的非常严格的标准。在某些情况下,您可以在数据表或网站上看到这一点。

第二个原因是这些公司每次都倾向于满足数据表中的规范。这是您在低技术产品中不太关心的事情,但在某些特殊情况下,您的整个准确性和/或可靠性都基于这些规范。所以你想知道你可以信任供应商。

第三个原因是这些公司是IC公司中的“精品”。他们提供最优质的产品和您所希望的最佳支持。我曾经在一家大公司工作,该公司经常与 ADI 零件合作,我们与他们的工作关系非常好,这与我们与不同零件制造商的关系非常不同(几乎没有)。

最后一个原因主要是因为他们可以!他们倾向于制造针对医疗、军事、航空航天等行业的零件......通常这些公司生产非常昂贵的产品,因此他们不在乎花 10 美元购买优质的运算放大器,因为系统的其余部分可能达到几十万甚至更多。