دوافع تكلفة أشباه الموصلات - الشفافية لمهندسي التكاليف في تصنيع أشباه الموصلات

تلعب الدوائر المتكاملة (ICs) دورًا محوريًا في مشهد الإلكترونيات اليوم. ويشكل التصغير المتزايد والتعقيد التكنولوجي لأشباه الموصلات تحديات هائلة لمهندسي التكلفة. ويُعد التحليل الدقيق "لدوافع تكلفة أشباه الموصلات" أمرًا ضروريًا من أجل اتخاذ قرارات مجدية اقتصاديًا في تطوير المنتجات والشراء. ويوفر النهج التصاعدي على وجه الخصوص أساساً موثوقاً لتقدير التكلفة.

تنقسم مجموعات التكاليف الرئيسية في إنتاج أشباه الموصلات إلى تكاليف المواد وتكاليف التصنيع والنفقات العامة. ويكتسب الإنتاج الأمامي - العملية التي يتم فيها إنشاء هياكل الدوائر على الرقاقة - أهمية خاصة. وتشمل سلسلة العمليات هذه الطباعة الحجرية والحفر وزرع الأيونات وتلميع السطح. من الناحية الكمية، تمثل عمليات الواجهة الأمامية حوالي 80% من إجمالي تكاليف تصنيع الدوائر المتكاملة، حيث تمثل الطباعة الحجرية وحدها حوالي 25% من إجمالي التكاليف.

أحد العوامل المهيمنة في التكلفة هو الاستثمار المطلوب لأنظمة الطباعة الحجرية. وتصل تكلفة آلات الطباعة الحجرية الحديثة للأشعة فوق البنفسجية الأورو-ضوئية (EUV)، المطلوبة لإنتاج أرقى أحجام الهياكل التي تقل عن 7 نانومتر، إلى 300 مليون دولار أمريكي للوحدة الواحدة. وبالمقارنة، تتراوح أسعار أنظمة الأشعة فوق البنفسجية ذات الأشعة فوق البنفسجية الموحّدة بين 50 و100 مليون دولار أمريكي. وبالتالي فإن اختيار تكنولوجيا الطباعة الحجرية له تأثير حاسم على عمق العملية والالتزام الرأسمالي طويل الأجل.

كما يلعب استخدام المواد دوراً رئيسياً. ويشكل السيليكون الخام، والمواد الكيميائية المستخدمة في المعالجة، والغازات المتخصصة، ومواد الرقائق الضوئية ومجموعات الأقنعة نسبة كبيرة من التكاليف المتغيرة. مع العقد المتقدمة، تزداد متطلبات النقاء والدقة بشكل كبير، مما يؤدي إلى ارتفاع أسعار الرقائق ومجموعات الأقنعة. بالنسبة للأقنعة على وجه الخصوص، يمكن أن تصل التكاليف بسرعة إلى عدة ملايين لكل تصميم، اعتمادًا على عدد الطبقات والتفاوتات.

كما ينبغي عدم التقليل من شأن النفقات العامة، التي تمثل حوالي 35% من إجمالي التكاليف. ويشمل ذلك الموظفين والبنية التحتية لتكنولوجيا المعلومات وتشغيل غرف الأبحاث واستهلاك الطاقة وخدمات الدعم. وكلما كانت عملية التصنيع أكثر تعقيدًا، زادت الحاجة إلى موظفين متخصصين مؤهلين ومراقبة العمليات - خاصةً بالنسبة للعقد المتطورة للغاية. ونظرًا لأن النفقات العامة تعتمد بشكل كبير على الموقع، فمن الضروري إجراء المقارنة المعيارية استنادًا إلى الأرقام الرئيسية الإقليمية.

ينتج محرك آخر للتكلفة عن استخدام المصنع ووقت الإنتاجية. نظرًا لأن العديد من خطوات الإنتاج متسلسلة ويتم استخدام آلات باهظة الثمن لفترات طويلة من الزمن، يجب توزيع الاستهلاك بدقة على عدد الوحدات المنتجة. وبالتالي يؤثر طول العملية وزمن الدورة ومعدل الخردة بشكل مباشر على تكاليف وحدة القالب.

في منطقة النهاية الخلفية، والتي تمثل حوالي 20٪ من تكاليف التصنيع، ينصب التركيز على فصل الرقاقة وتوصيلها بالركائز وتشكيل الغلاف. وعلى الرغم من الحاجة إلى المزيد من العمالة اليدوية هنا، إلا أن كثافة رأس المال منخفضة نسبيًا. ومع ذلك، لا ينبغي إهمال هذا المجال في الحساب الكلي.

بالنسبة لمهندسي التكاليف، هذا يعني يتطلب تقدير التكلفة الواقعية فهماً عميقاً للمعايير التكنولوجية وظروف الإطار الاقتصادي. فقط أولئك الذين يقيّمون بدقة تأثير حجم الهيكل والكميات وتكنولوجيا الإنتاج وعوامل الموقع هم من يستطيعون تقديم بيانات موثوقة حول التكلفة المحتملة. وبالتالي، فإن معرفة أهم محركات تكلفة أشباه الموصلات تساهم مساهمة لا غنى عنها في تحسين تكلفة المنتج واستراتيجية الشراء في صناعة أشباه الموصلات.

🔗 ورقة بيضاء كاملة للرجوع إليها:

مستند تقني - حساب تكلفة الدوائر المتكاملة (PDF)

‍