هيكل التكلفة في تصنيع الدوائر المتكاملة: نظرة ثاقبة لمهندسي التكاليف

إن إنتاج الدوائر المتكاملة (ICs) هو عملية معقدة تتميز باستثمارات عالية للغاية ودقة تقنية عالية والعديد من خطوات العملية الكيميائية والفيزيائية. ومن الأهمية بمكان لمهندسي التكاليف تطوير فهم عميق لهذه العمليات حتى يتمكنوا من إجراء حسابات التكلفة والتحليلات الاقتصادية القائمة على أسس جيدة.

هناك ثلاث مراحل رئيسية في مركز تصنيع الدوائر المتكاملة: إنتاج الرقاقات، وعملية الواجهة الأمامية، وعملية الواجهة الخلفية. وتنطوي كل خطوة من هذه الخطوات على عوامل تكلفة محددة تساهم بشكل كبير في الحساب الكلي.

يبدأ الإنتاج بتصنيع رقاقات السيليكون من سبائك السيليكون أحادية البلورة، والتي تتم زراعتها باستخدام عملية تشوكرالسكي. تضمن المعالجة اللاحقة - القطع والصقل والتنظيف - جودة السطح اللازمة. وعلى الرغم من أن هذه المرحلة لا تمثل سوى نسبة صغيرة من إجمالي التكاليف، إلا أنها تشكل الأساس لجميع خطوات المعالجة الأخرى.

المرحلة الأكثر أهمية من حيث التكلفة هي عملية الواجهة الأمامية، حيث يتم نقل الدائرة الإلكترونية إلى الرقاقة. ويحدث ذلك على عدة مراحل باستخدام الطباعة الحجرية والحفر والنقش والتخدير والتلميع الكيميائي الميكانيكي. وتُعد الطباعة الحجرية، على وجه الخصوص، محركًا رئيسيًا للتكلفة والتكنولوجيا. واعتمادًا على التكنولوجيا المستخدمة - الأشعة فوق البنفسجية العميقة (DUV) أو الأشعة فوق البنفسجية الشديدة (EUV) - تختلف تكاليف الاستثمار والتشغيل اختلافًا كبيرًا. على الرغم من أن الطباعة الحجرية بالأشعة فوق البنفسجية فوق البنفسجية العميقة (EUV) تتيح أحجام هياكل أصغر، إلا أنها تتطلب آلات تصل قيمتها إلى 300 مليون دولار أمريكي. تُظهر تحليلات التكلفة أن الطباعة الحجرية تمثل حوالي 25% من إجمالي تكاليف تصنيع الدوائر المتكاملة.

بعد الهيكلة، يتم فصل الرقائق وتغليفها. وتشمل هذه العملية تقطيع الرقائق إلى مكعبات وربطها بالركيزة الحاملة والتغليف النهائي. وعلى الرغم من أن هذه المرحلة تمثل حوالي 20% فقط من إجمالي التكاليف، إلا أنها تنطوي على نسبة أعلى من العمالة اليدوية، مما يجعلها حساسة للتقلبات في تكاليف العمالة.

يتسم تصنيع الدوائر المتكاملة بكثافة رأس المال. وتبلغ نسبة الاستثمارات في الآلات حوالي 75% من تكاليف إنشاء مرفق الإنتاج. وبالإضافة إلى أنظمة الطباعة الحجرية، يشمل ذلك أيضاً أنظمة الترسيب والحفر والتنظيف. وتتكون تكاليف المواد من رقائق السيليكون عالية النقاء، ومواد الحفر الضوئي، وعوامل الحفر، ومجموعة متنوعة من غازات المعالجة. وتزداد متطلبات المواد والنقاء، خاصة بالنسبة لأحجام الهياكل الأصغر - مما يؤثر بشكل مباشر على التكاليف.

تُعزى نسبة كبيرة، حوالي 35% من تكاليف إنتاج الدوائر المتكاملة إلى النفقات العامة. وتشمل هذه النفقات نفقات الموظفين والطاقة والبنية التحتية لتكنولوجيا المعلومات وضمان الجودة وعوامل الموقع. وهذه العوامل لها تأثير قوي على تكاليف الوحدة، خاصة في المناطق ذات التكاليف المرتفعة للعمالة والطاقة، حيث تؤثر هذه العوامل بقوة على تكاليف الوحدة. ونظرًا لصعوبة التخصيص المباشر للرقائق الفردية، غالبًا ما يلجأ مهندسو التكاليف إلى القيم المعيارية الخاصة بالموقع.

بالنسبة لمهندسي التكاليف، يوفر التحليل الكامل لتصنيع الدوائر المتكاملة أساسًا سليمًا لتحديد دوافع التكلفة. ويبين التحليل: تهيمن العمليات الأمامية على هيكل التكلفة، لا سيما من خلال الطباعة الحجرية واستثمارات المعدات. يتطلب حساب التكلفة الدقيق المستند إلى البيانات فهماً تقنياً مفصلاً والقدرة على تقييم الاختلافات الإقليمية والتكنولوجية.

📄 تنزيل الكتاب الأبيض:

مستند تقني: حساب التكلفة التصاعدية للدوائر المتكاملة (PDF)

‍