توزيع تكلفة تصنيع الدوائر المتكاملة

إن تصنيع الدوائر المتكاملة (ICs) هو عملية معقدة للغاية وكثيفة رأس المال، وتضع متطلبات كبيرة على الدقة الفنية وجودة المواد والبنية التحتية. بالنسبة لمهندسي التكاليف، من الضروري فهم مكونات التكلفة الفردية لإنتاج الدوائر المتكاملة بالتفصيل من أجل تمكين إجراء حسابات شفافة واتخاذ قرارات مستندة إلى أسس سليمة في الشراء الاستراتيجي وإدارة التكاليف.

ينقسم إنتاج الدوائر المتكاملة إلى ثلاث عمليات رئيسية: إنتاج الرقاقات، والمعالجة الأمامية والخلفية. وتمثل المعالجة الأمامية على وجه الخصوص، والتي يتم فيها تطبيق تخطيط الدوائر على السيليكون، الحصة الأكبر من إجمالي التكاليف. ووفقًا للحساب التصاعدي الموثق في الورقة البحثية المقدمة، تمثل عمليات الواجهة الأمامية حوالي 80% من تكاليف الإنتاج. وتستحوذ عملية الطباعة الحجرية وحدها على حوالي 25% من إجمالي التكاليف - وهو محرك كبير للتكلفة يفرض متطلبات عالية من الناحيتين التكنولوجية والمالية.

يبدأ إنتاج الرقاقة بعملية تشوكرالسكي، حيث يتم صهر السيليكون عالي النقاء وسحبه إلى بلورات مفردة. ثم يتم تقطيع السبائك إلى أقراص رقيقة ومعالجتها كيميائياً وميكانيكياً. وحتى في هذه المرحلة، تتأثر التكاليف بجودة المواد واستثمار الماكينة ومعايير العملية. ويتطلب ذلك أنظمة عالية الدقة يمكن أن يكلف شراؤها عدة ملايين من الدولارات.

تلعب الطباعة الحجرية دورًا محوريًا في العملية الأمامية. وتعتمد دقة أنماط الهيكل إلى حد كبير على مصدر الضوء المستخدم. وفي حين أن الطباعة الحجرية بالأشعة فوق البنفسجية العميقة (DUV) كافية للعديد من الدوائر المتكاملة القياسية، فإن تصنيع الرقائق الحديثة عالية الأداء يتطلب بشكل متزايد استخدام تقنية الأشعة فوق البنفسجية فوق البنفسجية المتطرفة (EUV). وتصل تكلفة أنظمة الأشعة فوق البنفسجية فوق البنفسجية التي تنتجها شركة ASML حصريًا إلى 300 مليون دولار أمريكي للوحدة الواحدة، وبالتالي تساهم بشكل كبير في ارتفاع تكاليف الاستثمار.

ومن عوامل التكلفة الرئيسية الأخرى تكلفة المواد، لا سيما الرقائق والمواد الكيميائية والغازات والأقنعة الضوئية. وتصبح الأقنعة الضوئية أكثر تكلفة بشكل كبير مع أحجام الهياكل المتقدمة، حيث تحتوي على عدد أكبر من الطبقات وتفاوتات أكثر دقة. ويمكن أن تصل التكلفة الإجمالية لمجموعة من الأقنعة إلى عدة ملايين من الدولارات. من الصعب تحديد التكاليف المادية الدقيقة لكل قالب، حيث إنها تعتمد بشكل كبير على المحصول وك ثافة العيوب ومعايير العملية المستخدمة.

غالبًا ما تكون النفقات العامة بند تكلفة غير مقدرة بأقل من قيمتها الحقيقية ولكنها مهمة للغاية. وتشمل صيانة غرف التنظيف وإمدادات الطاقة والبنية التحتية لتكنولوجيا المعلومات والعمالة غير المباشرة والتكاليف الإدارية العامة. وتزداد النفقات العامة بشكل كبير، خاصةً مع تقنيات التصنيع المتقدمة، حيث تصبح ضوابط الجودة والعمليات الإضافية ضرورية. تعتبر المعايير القياسية لتقييم الموقع الإقليمي (مثل الولايات المتحدة الأمريكية مقابل تايوان) ضرورية لإجراء حساب واقعي.

وتمثل العمليات الخلفية، مثل فصل القوالب والتوصيل الكهربائي وتصميم الغلاف، حوالي 20% من إجمالي تكاليف إنتاج الدوائر المتكاملة. وعلى الرغم من انخفاض تعقيدها مقارنةً بالواجهة الأمامية، إلا أن هذه العمليات تتطلب مواد محددة وتوجيه دقيق للماكينة وأحيانًا خطوات عمل يدوية، مما يؤثر بدوره على التكاليف.

باختصار، يلزم إجراء تحليل كامل من القاعدة إلى القمة للحصول على تحليل موثوق لتكاليف تصنيع الدوائر المتكاملة. ويجب أن يشمل ذلك تكاليف الاستثمار، وتكاليف المواد، وبارامترات العملية، فضلاً عن الخصائص الإقليمية والتقنية. بالنسبة لمهندسي التكاليف، تشكل هذه المنهجية الأساس لتحديد دوافع التكلفة ودمجها في المعايير المرجعية أو مفاوضات الأسعار أو قرارات الشراء أو الشراء (دون تسميتها صراحةً).

📄 يمكنك الاطلاع على الورقة البيضاء الكاملة هنا:

ورقة بيضاء: حساب تكلفة الدوائر المتكاملة (PDF)

‍