فهم هياكل التكلفة: التركيز على هندسة التكاليف للإلكترونيات الدقيقة

يشكل التصغير المتزايد والتعقيد المتزايد للدوائر المتكاملة (ICs) تحديات جديدة لهندسة التكلفة للإلكترونيات الدقيقة. وفي مجال تصنيع أشباه الموصلات على وجه الخصوص، فإن المعرفة المتعمقة لعملية الإنتاج بأكملها مطلوبة من أجل تطوير نماذج تكلفة موثوقة وشفافة. تتكون تكاليف تصنيع الدوائر المتكاملة من عدة خطوات عملية متخصصة للغاية - بدءًا من إنتاج الرقاقات وعملية الواجهة الأمامية إلى الواجهة الخلفية والتعبئة والتغليف. كل خطوة من هذه الخطوات لها متطلبات محددة ودوافع تكلفة محددة يجب أن تؤخذ في الاعتبار في حساب شامل للتكلفة.

ومن المكونات الأساسية للإنتاج عملية الواجهة الأمامية، حيث يتم نقل تخطيط الدائرة إلى رقاقة السيليكون باستخدام الطباعة الحجرية. وتتيح عمليات الطباعة الحجرية الحديثة، ولا سيما الأشعة فوق البنفسجية القصوى (EUV)، إمكانية إنشاء هياكل في نطاق النانومتر، ولكنها في الوقت نفسه ترفع تكاليف الاستثمار بشكل كبير. يمكن أن يكلف نظام الأشعة فوق البنفسجية فوق البنفسجية وحدها ما يصل إلى 300 مليون دولار أمريكي، مما يجعل هذه العملية الفرعية أكثر مراحل الإنتاج كثافة من حيث التكلفة. وبالتالي، فإن القرار لصالح تقنية طباعة حجرية معينة له تأثير كبير على تكاليف الإنتاج الإجمالية ويتطلب فهماً عميقاً لنسبة التكلفة إلى الفائدة.

تلعب تكاليف المواد أيضًا دورًا حاسمًا في هندسة تكاليف الإلكترونيات الدقيقة. فالسيليكون الخام، والمواد الكيميائية المستخدمة في المعالجة، والغازات، وقبل كل شيء، مجموعات القناع الضوئي تختلف أسعارها بشكل كبير - اعتماداً على النقاء، وعقدة التكنولوجيا والكمية. ويعني الهيكل المعقد لإنتاج أشباه الموصلات أنه حتى التغييرات الصغيرة في التصميم أو التكنولوجيا يمكن أن يكون لها تأثير كبير على استهلاك المواد وبالتالي على التكاليف الإجمالية. وتكتسب مجموعات الأقنعة أهمية خاصة، حيث يمكن أن تصل تكاليف تصنيعها للعقد المتقدمة إلى عدة ملايين من الدولارات الأمريكية.

النفقات العامة هي عنصر رئيسي آخر من عناصر التكلفة الرئيسية. فبالإضافة إلى استهلاك الطاقة والبنية التحتية لتكنولوجيا المعلومات وخدمات المرافق، تشمل هذه التكاليف أيضاً تكلفة الموظفين المؤهلين. ومع ازدياد تعقيد العمليات - على سبيل المثال مع التقنيات دون 5 نانومتر - تزداد الحاجة إلى موظفين متخصصين على درجة عالية من التخصص. وينعكس هذا التطور بشكل واضح في النفقات العامة، والتي تمثل في بعض الحالات ما يصل إلى 35% من إجمالي تكاليف التصنيع للدوائر المتكاملة. وتؤثر عوامل الموقع مثل أسعار الطاقة أو مستويات الأجور أيضًا على هذه التكاليف، وهذا هو السبب في أن القيم المعيارية الخاصة بالمنطقة ضرورية لإجراء حساب دقيق.

لتطبيق النهج التصاعدي في هندسة التكاليف للإلكترونيات الدقيقة، من الضروري تسجيل جميع تكاليف الماكينات ذات الصلة بالتفصيل. وهذا لا يشمل سعر الشراء فحسب، بل يشمل أيضًا الاستهلاك وتكاليف الصيانة واستخدام المعدات وإنتاجيتها. تتسم أنظمة الطباعة الحجرية والحفر والطلاء بكثافة رأس المال بشكل خاص. وبما أن العديد من هذه الماكينات تُستخدم عدة مرات على طول سلسلة المعالجة، يجب تخصيص استخدامها بشكل متناسب مع القوالب المنتجة من أجل تصوير هيكل تكلفة واقعي.

على الرغم من أن العمليات الخلفية، بما في ذلك التقطيع والترابط والتغليف، لا تمثل سوى حوالي 20% من إجمالي تكاليف الإنتاج، إلا أنها تتطلب اهتمامًا خاصًا من حيث العمالة واستهلاك المواد. لا تؤثر تكنولوجيا التغليف على المتانة الميكانيكية وتبديد الحرارة للرقاقة فحسب، بل تؤثر أيضًا على قابليتها للاستخدام لاحقًا في مجالات التطبيق المختلفة. لدى قطاعي السيارات والفضاء على وجه الخصوص متطلبات أكثر صرامة، مما قد يؤدي إلى تكاليف إضافية.

وعموماً، من الواضح أن هندسة التكاليف للإلكترونيات الدقيقة لا تتطلب فهماً تقنياً سليماً فحسب، بل تتطلب أيضاً خبرة اقتصادية. لا يمكن إنشاء نماذج تكلفة موثوقة ومفهومة تأخذ في الاعتبار العوامل التقنية والاقتصادية على حد سواء إلا من خلال نهج شامل وقائم على البيانات. يعد الفهم الدقيق للتكاليف ميزة تنافسية استراتيجية خاصة في أوقات سلاسل التوريد العالمية والاضطراب التكنولوجي، خاصةً في أوقات سلاسل التوريد العالمية والاضطراب التكنولوجي. وستزداد أهمية مواصلة تطوير نماذج التكاليف البارامترية التي تربط بيانات السوق بالأرقام الرئيسية التقنية في المستقبل وينبغي أن تكون جزءًا لا يتجزأ من أي ممارسة حديثة لهندسة التكاليف.

📄 إلى الورقة البيضاء الكاملة:

تنزيل ملف PDF - ورقة بيضاء حول حساب تكلفة الدوائر المتكاملة

‍