حساب تكلفة الدوائر المتكاملة الشفافة لمهندسي التكاليف - نظرة في أعماق تصنيع أشباه الموصلات

يمثل حساب تكلفة الدوائر المتكاملة تحديًا رئيسيًا لمهندسي التكاليف، حيث نادرًا ما يتم الكشف عن هيكل أسعار الدوائر المتكاملة (ICs) وفي الوقت نفسه يكون له تأثير كبير على التكلفة الإجمالية للمنتج الإلكتروني. وفي ضوء الطلبات المتزايدة على الوظائف والأداء والتصغير، فإن الفهم الشامل لتكاليف تصنيع الدوائر المتكاملة أمر ضروري من أجل التمكن من اتخاذ قرارات مدروسة في تحسين تكلفة المنتج.

يتألف إنتاج الدوائر المتكاملة بشكل أساسي من ثلاثة مجالات عملية رئيسية: إنتاج الرقاقات، وعملية الواجهة الأمامية، وعملية الواجهة الخلفية. تستلزم كل خطوة من هذه الخطوات تكاليف استثمارية وتشغيلية محددة، والتي يجب تسجيلها بدقة كجزء من حساب التكلفة الكاملة. يبدأ إنتاج الرقاقات بعملية تشوكرالسكي، حيث تتم زراعة بلورات مفردة من السيليكون عالي النقاء ثم يتم نشرها في رقائق رقيقة. ويتم تكبد التكاليف الكبيرة الأولى هنا بالفعل، خاصة في مجالات شراء المواد واستهلاك الطاقة والتحكم في العملية.

في عملية الواجهة الأمامية، يتم نقل بنية الدائرة إلى سطح الرقاقة. وتتسم الطباعة الحجرية هنا بكثافة التكلفة بشكل خاص، لأنها تحدد أدق الهياكل، وبالتالي يكون لها تأثير كبير على العقدة التكنولوجية. وتمثل أنظمة الطباعة الحجرية بالأشعة فوق البنفسجية وفوق البنفسجية الكهروضوئية (DUV) وأنظمة الطباعة الحجرية بالأشعة فوق البنفسجية (EUV) بشكل متزايد استثمارات كبيرة - يمكن أن يكلف نظام الأشعة فوق البنفسجية الكهروضوئية وحده ما يصل إلى 300 مليون دولار أمريكي. ونظراً لتعقيدها، فإن الطباعة الحجرية ليست فقط عنق زجاجة تكنولوجية ولكن أيضاً عنق زجاجة اقتصادي في إنتاج الدوائر المتكاملة.

بمجرد اكتمال الهيكلة، تبدأ عملية النهاية الخلفية، والتي تتضمن فصل القوالب وضمها وتعبئتها. على الرغم من انخفاض مستوى الأتمتة مقارنةً بالواجهة الأمامية، فإن هذه الخطوة تمثل حوالي 20% من إجمالي تكاليف الإنتاج، حيث تهيمن تكاليف المواد والعمالة.

أحد الأساليب المنهجية لحساب تكلفة IC هو حساب التكاليف من أسفل إلى أعلى. ويأخذ هذا النهج في الاعتبار جميع التكاليف المباشرة وغير المباشرة على طول سلسلة الإنتاج. وبالإضافة إلى تكاليف المواد والعمليات الواضحة، يتم أيضًا تضمين استهلاك الماكينات وأوقات إنتاجية الإنتاج وتكاليف الاستثمار في الحساب. وينبغي التأكيد على أن التكاليف العامة وحدها - التي تتكون من النفقات العامة للتطوير وضمان الجودة والإدارة - تمثل حوالي 35% من إجمالي تكاليف تصنيع الدوائر المتكاملة. ويُظهر هذا المكون، الذي يعتمد بشكل كبير على الموقع والتكنولوجيا، بوضوح مدى أهمية المقارنة المرجعية الإقليمية لدقة الحساب.

ومن عوامل التكلفة الأخرى تعقيد تصميم الدوائر المتكاملة نفسها. فمعدلات الساعة المرتفعة ومساحات الذاكرة الأكبر وأنوية المعالجات الإضافية تزيد من حجم القالب وتتطلب عرض هيكل أصغر، وهو ما يستلزم بدوره عمليات تصنيع أكثر تكلفة. كما يجب أيضًا تضمين المواد المستخدمة، مثل مواد مقاومة للضوء والغازات الخاصة والمياه فائقة النقاء في حساب التكلفة بالتفصيل، لأنها تتسبب في تكاليف تشغيل متغيرة كبيرة.

توفر الطريقة التصاعدية لمهندسي التكاليف أداة دقيقة للغاية لتقييم تكاليف الدوائر المتكاملة. فهي لا تسمح فقط بتحديد دوافع التكلفة، بل تدعم أيضًا مفاوضات الأسعار وقرارات الشراء الاستراتيجية القائمة على أسس جيدة. وتجدر الإشارة إلى أن الحساب الدقيق لتكاليف الدوائر المتكاملة يتضمن عددًا كبيرًا من المعايير الفنية والعوامل الإقليمية وبيانات السوق - وتحليلها بعناية هو المفتاح لهيكل تكلفة واقعي وموثوق.

📄 رابط للورقة البيضاء الكاملة: White_Paper_Calcalcountculation_Integrated_Calcircuits.pdf