تقدير التكاليف من الأسفل إلى الأعلى لأشباه الموصلات - عرض دقيق للتكاليف لمهندسي التكاليف

أثبتت طريقة تقدير التكاليف من أسفل إلى أعلى نفسها كأداة لا غنى عنها لمهندسي التكاليف في صناعة أشباه الموصلات. ونظرًا للتعقيد المتزايد للدوائر المتكاملة (ICs) والطلب المتزايد في الوقت نفسه على الشفافية وفعالية التكلفة، فإن التحليل التفصيلي لجميع خطوات التصنيع له أهمية حاسمة.

يتم إنتاج الدائرة المتكاملة على عدة مراحل: إنتاج الرقاقة، والمعالجة الأمامية والمعالجة الخلفية. كجزء من الحساب التصاعدي، يتم تحليل كل خطوة من خطوات العملية الفردية - من إنتاج الرقاقة الخام إلى التغليف النهائي - من حيث تكاليف المواد والآلات والتكاليف العامة. تتيح هذه الطريقة تقدير التكلفة بشكل جيد وتضع الأساس للقرارات الاستراتيجية في الشراء والتطوير وإدارة سلسلة التوريد.

تُظهر إحدى النتائج الرئيسية للورقة البحثية الأساسية أن حوالي 80% من إجمالي تكاليف الدارات المتكاملة ناتج عن عملية الواجهة الأمامية - وخاصة الطباعة الحجرية. وتمثل عملية الطباعة الحجرية وحدها حوالي 25% من إجمالي تكاليف الإنتاج، ويرجع ذلك جزئيًا إلى التكاليف الاستثمارية الهائلة لأنظمة الأشعة فوق البنفسجية الكهروضوئية أو الأشعة فوق البنفسجية المدمجة. بالنسبة لمهندسي التكاليف، هذا يعني أن هذا المجال على وجه الخصوص هو محرك التكلفة الحرجة، ويمكن أن يكون لتحسينه تأثير كبير على الحساب الإجمالي.

يبدأ إنتاج الرقاقات بتصنيع سبائك السيليكون أحادية البلورية باستخدام عملية تشوكرالسكي. ويتم تقطيعها إلى شرائح رقيقة، ثم يتم تغليفها وحفرها وتنظيفها - وجميعها خطوات عملية تتطلب دقة عالية ومعدات حديثة. وتتزايد متطلبات نقاء المواد ودقة الماكينة بشكل خاص مع العقد المتقدمة تكنولوجياً، مما يؤثر بشكل مباشر على هيكل التكلفة.

المعالجة الأمامية اللاحقة هي الجزء الأكثر تعقيدًا في إنتاج الدوائر المتكاملة. وهذا هو المكان الذي يتم فيه تنفيذ الهياكل الكهربائية للرقاقة على الرقاقة عن طريق الطباعة الحجرية والحفر والنقش والحشو والتعدين. وتتسم كل مرحلة من هذه المراحل بكثافة المواد ورأس المال، خاصةً بسبب استخدام مواد كيميائية باهظة الثمن ومعدات معقدة للغاية. لا يتطلب التخفيض المستمر لأحجام الهياكل إلى أقل من 5 نانومتر ظروف تصنيع دقيقة فحسب، بل يتطلب أيضًا أنظمة الأشعة فوق البنفسجية فوق البنفسجية باهظة الثمن بتكلفة تصل إلى 300 مليون دولار أمريكي لكل جهاز.

في المقابل، تبدو العملية الخلفية أقل تكلفة نسبيًا من حيث التكلفة لأنها تمثل "فقط" حوالي 20% من إجمالي التكاليف. ومع ذلك، من الضروري أيضًا تفصيل التكلفة التفصيلية هنا. ففصل القوالب، وتوصيل الأسلاك، والتعبئة في الغلاف (على سبيل المثال BGA-416) وعمليات الاختبار النهائي ووضع العلامات تنطوي على تكاليف كبيرة للمواد والعمالة، خاصة إذا كان يجب الوفاء بمعايير الجودة العالية، كما هو الحال في قطاعي السيارات أو الطيران.

يجب إيلاء اهتمام خاص للنفقات العامة التي تمثل عادةً 35% من إجمالي التكاليف. وتشمل هذه النفقات غير المباشرة مثل صيانة غرف التنظيف وإمدادات الطاقة والبنية التحتية لتكنولوجيا المعلومات والموظفين المؤهلين تأهيلاً عالياً. تختلف هذه النفقات بشكل كبير اعتمادًا على موقع الإنتاج وعقدة التكنولوجيا ودرجة الأتمتة. تساعد نماذج المقارنة المعيارية، التي تم تكييفها مع الظروف الإقليمية (على سبيل المثال تايوان مقابل الولايات المتحدة الأمريكية)، على توفير تقديرات تكلفة واقعية وقابلة للمقارنة.

تتيح طريقة تقدير التكاليف من القاعدة إلى القمة لمهندسي التكاليف الفرصة لتحديد العوامل الفعلية المحركة للتكلفة على طول سلسلة القيمة بأكملها. ويتيح ذلك اتخاذ قرارات مستندة إلى أسس سليمة بشأن اختيار الموردين ومفاوضات الأسعار. وعلى الرغم من أن هذه الطريقة تتطلب معرفة وبيانات تقنية واسعة النطاق، إلا أنها المفتاح لهيكل تكلفة شفاف ومستدام في تصنيع الدوائر المتكاملة.

ويجري بالفعل تطوير هذه الطريقة إلى نموذج تكلفة قائم على البارامترات يربط بين البيانات التقنية والبيانات الخاصة بالسوق، وهو ما يعد بمزيد من الدقة والأهمية للحسابات المستقبلية.

📄 يمكنك العثور على الورقة البيضاء الكاملة هنا:

White_Paper_Calcalcount_Calcountculation_Integrated_Circuits.pdf