هيكل التكلفة في تصنيع أشباه الموصلات - رؤية شفافة لمهندسي التكاليف

هيكل التكاليف في تصنيع أشباه الموصلات - نظرة شفافة لمهندسي التكاليف

لم يؤد التعقيد والتصغير المتزايد لمكونات أشباه الموصلات إلى زيادة المتطلبات التكنولوجية فحسب، بل أدى أيضًا إلى زيادة الحاجة إلى حساب التكلفة بدقة. وقد أصبح من المهم بشكل متزايد بالنسبة لمهندسي التكلفة فهم وتقييم محركات التكلفة الرئيسية بشفافية على طول سلسلة قيمة تصنيع الدوائر المتكاملة بأكملها ("تكلفة تصنيع أشباه الموصلات").

تنقسم عملية تصنيع الدوائر المتكاملة (ICs) إلى ثلاث مراحل رئيسية: إنتاج الرقاقات، والعمليات الأمامية والخلفية. وفي حين أن عمليات الواجهة الأمامية - وخاصة الطباعة الحجرية - تمثل غالبية تكاليف الإنتاج، فإن التخصيص الصحيح للنفقات العامة يلعب أيضًا دورًا رئيسيًا في التكلفة الإجمالية الواقعية.

يبدأ إنتاج الرقاقات بعملية تشوكرالسكي لتصنيع سبائك السيليكون أحادية البلورية. وبعد التقطيع والطحن والتنظيف، يتم تحويلها إلى رقاقات قابلة للاستخدام، والتي تشكل أساساً للـIC. وحتى هنا، تختلف التكاليف بشكل كبير - اعتمادًا على قطر الرقاقة ونقاوتها وكذلك العقدة التكنولوجية المطلوبة.

في عملية الواجهة الأمامية، يتم تطبيق الدوائر على الرقاقة. ويتم ذلك في عدة خطوات: الأكسدة، والطلاء، والتعرض (الطباعة الحجرية)، والحفر، والتخدير، والتلميع. الطباعة الحجرية هي العملية المنفردة الأكثر تكلفة من حيث التكلفة، خاصةً عند استخدام تقنيات الأشعة فوق البنفسجية فوق البنفسجية الأوروبية للعقد المتقدمة (أقل من 7 نانومتر). يمكن أن يكلف جهاز تعريض واحد للأشعة فوق البنفسجية فوق البنفسجية ما يصل إلى 300 مليون دولار أمريكي، وبالتالي يمثل استثمارًا كبيرًا. وبناءً على ذلك، فإن استهلاك الماكينة هو عنصر التكلفة المهيمن الذي يجب على مهندسي التكلفة مراعاته بعناية في حساباتهم.

هناك جانب رئيسي آخر في تحليل التكلفة وهو إدراج تكاليف المواد. ولا يشمل ذلك رقاقات السيليكون فحسب، بل يشمل أيضاً مواد المعالجة الكيميائية والغازات ومواد مقاومة الضوء ومجموعات الأقنعة، والتي تصبح أكثر تعقيداً وتكلفة مع زيادة عمق الهيكل - وفي حالة العقد الحديثة، يمكن أن تكلف عدة ملايين من الدولارات لكل مجموعة.

وتشمل النهاية الخلفية فصل الرقائق، وتطبيقها على الركيزة، والتوصيل الكهربائي عبر ربط الأسلاك والقولبة النهائية. حتى لو كان هذا القسم يمثل حوالي 20٪ فقط من إجمالي التكاليف، فلا ينبغي التقليل من أهميته - خاصة من حيث استهلاك المواد وتكاليف العمالة.

يستند نهج التكلفة الذي تم تطويره إلى حساب تصاعدي لوحدة تحكم دقيقة 32 بت مع مبيت BGA-416 بإنتاج سنوي يبلغ 10 ملايين وحدة. ويبين التحليل أن العمليات الأمامية، بما في ذلك تكاليف الرقاقة، تمثل حوالي 80% من إجمالي تكاليف الإنتاج. وضمن هذه الـ 80 %، تمثل الطباعة الحجرية وحدها حوالي 25 %، بينما تُصنف 35 % أخرى من إجمالي التكاليف على أنها نفقات عامة - بما في ذلك تكنولوجيا المعلومات والبنية التحتية والطاقة والموظفين المؤهلين وعمليات التنظيف. وتعتمد هذه النفقات اعتمادًا كبيرًا على الموقع والعملية، وهذا هو السبب في أن المعايير القياسية من صناعات التكنولوجيا الفائقة المماثلة مثل الطيران أو المواد الكيميائية غالبًا ما تكون بمثابة قيمة تقريبية.

للحصول على تقدير صحيح للتكاليف، يجب بالتالي تحليل التكاليف الرأسمالية والتشغيلية واستهلاك المواد وأوقات الدورات والإنتاجية بالتفصيل. يجب على مهندسي التكاليف أن يأخذوا دائمًا في الاعتبار الظروف الإطارية المحددة مثل موقع الإنتاج والعقد التكنولوجية والأحجام من أجل الحصول على نتائج قوية وموثوقة. هذه هي الطريقة الوحيدة لاتخاذ قرارات راسخة في الشراء ومفاوضات الأسعار والمشتريات الاستراتيجية.

📄 يمكنك الوصول إلى الورقة البيضاء الكاملة هنا: مستند تقني: حساب تكلفة الدوائر المتكاملة (PDF)

‍