تقدير تكلفة الدائرة المتكاملة: هيكل التكلفة الشفاف لإنتاج أشباه الموصلات

يعد حساب تكلفة الدوائر المتكاملة (ICs) أحد أكثر التحديات التي تواجه مهندسي التكلفة في إنتاج الإلكترونيات. على الرغم من أن الدوائر المتكاملة هي مكونات مركزية للأجهزة الحديثة - سواء في قطاع السيارات أو في مجال الطيران أو في مجال الذكاء الاصطناعي - إلا أن هيكل تكلفتها غالبًا ما يظل غامضًا. تقدم الورقة البحثية "حساب تكلفة الدوائر المتكاملة" رؤية سليمة لتقدير التكاليف من الأسفل إلى الأعلى، وبالتالي فهي أداة قيمة لتقدير تكلفة الدوائر المتكاملة لمهندسي إدارة التكاليف.

إحدى النتائج الرئيسية للدراسة هي إدراك أن حوالي 80% من إجمالي تكاليف الدارات المتكاملة يتم تكبدها في عملية الواجهة الأمامية، أي أثناء إنتاج الرقاقات وتعريضها. يتم احتساب 20 % فقط في النهاية الخلفية، أي التعبئة والتغليف والتسليم النهائي. يسمح هذا الإدراك بإجراء تقييم مستهدف والتحكم في العوامل المحركة للتكلفة.

تبدأ عملية التصنيع بإنتاج الرقائق باستخدام عملية تشوكرالسكي. يتم هنا إنتاج رقائق السيليكون عالية النقاء، والتي يكون لجودتها وقطرها تأثير كبير على التكاليف اللاحقة. وحتى في هذه المرحلة المبكرة، يتم القيام باستثمارات عالية في الآلات مثل المناشير السلكية وأنظمة التنظيف، بالإضافة إلى المواد الاستهلاكية مثل عوامل الحفر وماء DI. ينعكس تعقيد عملية الرقاقة مباشرةً في السعر، خاصةً بالنسبة للرقاقات مقاس 300 مم، وهي مطلوبة للتقنيات الحديثة.

في عملية الواجهة الأمامية اللاحقة، يتم إسقاط هيكل الدائرة المتكاملة على الرقاقة باستخدام الطباعة الحجرية. وتعتبر هذه المرحلة الجزء الأكثر استهلاكًا لرأس المال في الإنتاج. لا تحدد آلات التعريض المستخدمة - سواء كانت DUV أو EUV - دقة الدارات فحسب، بل تحدد أيضًا الحصة الأكبر من تكاليف الماكينة. بالنسبة للعقد المتقدمة ذات الهياكل الأقل من 10 نانومتر، لا يوجد بديل لتقنية الأشعة فوق البنفسجية فوق البنفسجية التي قد تصل أسعار ماكيناتها إلى 300 مليون دولار أمريكي. في الممارسة الحسابية، هذا يعني أن الطباعة الحجرية وحدها تمثل حوالي 25% من التكلفة الإجمالية للدائرة المتكاملة.

بالإضافة إلى تكاليف الإنتاج المباشرة، تلعب العوامل غير المباشرة دورًا رئيسيًا أيضًا. وتمثل التكاليف العامة - التي تشمل البنية التحتية وصيانة غرف التنظيف وتكنولوجيا المعلومات والموظفين، على سبيل المثال - حوالي 35% من إجمالي تكاليف IC في المتوسط. تختلف هذه التكاليف اختلافًا كبيرًا اعتمادًا على موقع الإنتاج وتعقيد العملية ودرجة الأتمتة. لذلك فإن وجود استراتيجية قياس إقليمية دقيقة أمر ضروري لمهندسي التكاليف من أجل وضع نموذج للأسعار التنافسية.

تتضمن عملية النهاية الخلفية، وهي الخطوة الأخيرة قبل التسليم، قطع الرقائق حسب الحجم، وربط الأسلاك والتعبئة في العلب (مثل BGA-416). حتى لو تم تكبد حوالي خُمس إجمالي التكاليف الإجمالية فقط هنا، فإن المتطلبات المحددة - مثل مقاومة الصدمات العالية أو المشتتات الحرارية المعقدة - يمكن أن تزيد هذه النسبة بشكل كبير.

تتيح الطريقة التصاعدية المقدمة هنا إمكانية تقدير تكلفة الدوائر المتكاملة بشكل مفصل من خلال جعل تكاليف الاستثمار والمواد والعمليات شفافة. وعلى النقيض من النماذج البارامترية، فإنها توفر دقة أكبر، ولكنها تتطلب معرفة تقنية واسعة. في السياق الاستراتيجي، لا تتيح هذه المنهجية اتخاذ قرارات الشراء أو الشراء على أسس جيدة فحسب، بل تتيح أيضًا وضع أسعار مستهدفة واقعية للمشتريات.

الخلاصة: إن تقدير تكلفة الدوائر المتكاملة ليست عملية ثابتة، بل تتطلب التكيف المستمر مع التغيرات التكنولوجية والسوقية. وتوفر الورقة البحثية المشار إليها هنا أساسًا متينًا لتنفيذ استراتيجيات عملية لتقدير التكاليف ويجب قراءتها لأي شخص يشارك في تحليل تكاليف أشباه الموصلات.

📄 انقر هنا لتحميل المستند التقني الكامل

‍