Cálculo ascendente detallado del CI: análisis transparente de las estructuras de costes en la semiproducción

En la industria actual de semiconductores, el cálculo ascendente de CI es un método clave para determinar con precisión los costes de fabricación de los circuitos integrados. Para los ingenieros de costes en particular, este enfoque permite un análisis bien fundado de los costes directos e indirectos a lo largo de toda la cadena de valor, desde la oblea hasta el envase acabado.

El proceso se basa en un desglose detallado de todas las fases de producción y sus respectivas necesidades de recursos. Empezando por la producción de obleas, que produce cristales de silicio de alta calidad mediante el proceso Czochralski, los componentes clave de los costes pueden identificarse ya en esta fase temprana de la producción. El uso de silicio de gran pureza, el consumo de energía y las pérdidas de material al serrar los lingotes para convertirlos en obleas contribuyen decisivamente al perfil de costes global.

En el proceso frontal posterior, la estructura eléctrica del circuito integrado se transfiere a la oblea. La litografía es el proceso más costoso y tecnológicamente más intensivo. Es decisiva para el tamaño de la estructura, la densidad de empaquetado y la funcionalidad del componente. Cuanto más pequeños son los nodos tecnológicos, mayores son las exigencias a los sistemas litográficos utilizados. Mientras que la litografía DUV sigue siendo suficiente para muchos circuitos integrados estándar, la tecnología EUV es necesaria para los chips más avanzados, con inversiones en maquinaria de hasta 300 millones de dólares por sistema. El cálculo ascendente de CI tiene en cuenta estos elevados costes de inversión mediante una depreciación lineal en la asignación de costes por troquel producido.

La fabricación de un circuito integrado también requiere otros procesos, como el recubrimiento, el dopaje, el grabado y el pulido. Cada paso conlleva unos costes específicos debidos a los tiempos de máquina, materiales de proceso como fotorresinas, agentes de grabado y gases especiales, así como el esfuerzo de limpieza necesario. Todos estos costes se registran de forma transparente en un cálculo ascendente completo y se asignan a los distintos componentes en función de su origen.

Una vez finalizada la producción del front-end, sigue el proceso del back-end, en el que se separan, contactan y empaquetan los troqueles individuales. Aunque esta fase del proceso sólo representa en torno al 20% del coste total de un circuito integrado, no hay que descuidarla. En concreto, la unión de los hilos, el encapsulado y las pruebas finales de los componentes conllevan diversos costes de material y mano de obra. Además, esta fase del proceso suele subcontratarse a empresas especializadas en OSAT.

Los gastos generales son un componente central del cálculo ascendente del CI. Por término medio, representan en torno al 35% de los costes totales de producción e incluyen gastos de personal, funcionamiento de edificios, infraestructuras, sistemas informáticos y garantía de calidad. El registro preciso de estos costes es esencial para la comparabilidad y fiabilidad del cálculo. Las referencias estándar del sector, adaptadas a las diferencias regionales, ayudan a comprobar la plausibilidad.

Un resultado notable del cálculo ascendente de un microcontrolador de 32 bits presentado en la literatura especializada muestra que sólo la litografía representa alrededor de una cuarta parte de los costes totales. La elevada intensidad de capital de esta tecnología y su función clave en el proceso de producción la convierten en el factor de coste decisivo en la producción de semiconductores. También se analizan en detalle los costes de materiales como las fotomáscaras, cuyo precio puede ascender a millones en los nodos avanzados.

Por tanto, el cálculo ascendente de CI no sólo proporciona una comprensión detallada de los costes de producción de un componente semiconductor, sino que también crea una base fiable para la toma de decisiones empresariales en materia de compras, planificación de costes y cálculo de ofertas. Es una herramienta indispensable para que los ingenieros de costes evalúen escenarios técnicos y económicos en una cadena de suministro global cada vez más compleja.

📄 Libro Blanco Descargar: White_Paper_Cost_Calculation_Integrated_Circuits.pdf