Cálculo transparente de costes de CI para ingenieros de costes - Una mirada a las profundidades de la fabricación de semiconductores

El cálculo de los costes de los circuitos integrados es un reto clave para los ingenieros de costes, ya que la estructura de precios de los circuitos integrados (CI) rara vez se da a conocer y, al mismo tiempo, tiene un impacto significativo en el coste total de un producto electrónico. Ante las crecientes exigencias de funcionalidad, rendimiento y miniaturización, es esencial conocer a fondo los costes de fabricación de los CI para poder tomar decisiones bien fundadas en la optimización del coste del producto.

La producción de un circuito integrado comprende esencialmente tres grandes áreas de proceso: la producción de obleas, el proceso front-end y el proceso back-end. Cada uno de estos pasos conlleva unos costes de inversión y funcionamiento específicos, que deben registrarse con precisión como parte de un cálculo de costes completo. La producción de obleas comienza con el proceso Czochralski, en el que se cultivan cristales individuales de silicio de gran pureza y luego se sierran en obleas delgadas. Aquí ya se producen los primeros costes significativos, sobre todo en las áreas de adquisición de materiales, consumo de energía y control de procesos.

En el proceso frontal, la estructura del circuito se transfiere a la superficie de la oblea. La litografía es especialmente costosa en este caso, ya que determina las estructuras más finas y, por tanto, tiene una influencia significativa en el nodo tecnológico. Los sistemas de litografía DUV y, cada vez más, EUV representan inversiones considerables: sólo un sistema EUV puede costar hasta 300 millones de dólares. Debido a su complejidad, la litografía no es sólo un cuello de botella tecnológico, sino también económico, en la producción de circuitos integrados.

Una vez terminada la estructuración, comienza el proceso posterior, que consiste en separar, unir y empaquetar las matrices. A pesar de tener un nivel de automatización inferior al de la parte delantera, esta fase representa en torno al 20% de los costes totales de producción, con predominio de los costes de material y mano de obra.

Un enfoque metodológico para el cálculo de costes de CI es el cálculo de costes ascendente. En él se tienen en cuenta todos los costes directos e indirectos a lo largo de la cadena de producción. Además de los costes obvios de material y proceso, también se incluyen en el cálculo la depreciación de la maquinaria, los tiempos de producción y los costes de inversión. Hay que subrayar que los gastos generales por sí solos -compuestos por los gastos generales de desarrollo, control de calidad y administración- representan alrededor del 35% de los costes totales de fabricación de CI. Este componente, que depende en gran medida de la ubicación y la tecnología, muestra claramente lo importante que es la evaluación comparativa regional para la exactitud del cálculo.

Otro factor de coste es la complejidad del propio diseño del circuito integrado. Las velocidades de reloj más altas, las áreas de memoria más grandes y los núcleos de procesador adicionales aumentan el tamaño de la matriz y exigen anchuras de estructura más pequeñas, lo que a su vez requiere procesos de fabricación más caros. Los materiales utilizados, como los fotorresistentes, los gases especiales y el agua ultrapura, también deben incluirse detalladamente en el cálculo de costes, ya que originan considerables costes variables de explotación.

El método ascendente ofrece a los ingenieros de costes una herramienta extremadamente precisa para evaluar los costes de CI. No sólo permite identificar los factores determinantes de los costes, sino que también respalda negociaciones de precios bien fundadas y decisiones estratégicas de adquisición. Hay que tener en cuenta que un cálculo preciso de los costes de CI incluye un gran número de parámetros técnicos, factores regionales y datos de mercado: analizarlos cuidadosamente es la clave para obtener una estructura de costes realista y fiable.

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