Desglose de costes de fabricación de CI

La fabricación de circuitos integrados (CI) es un proceso muy complejo que requiere mucho capital y plantea exigencias considerables en cuanto a precisión técnica, calidad de los materiales y condiciones infraestructurales. Para los ingenieros de costes, es esencial conocer al detalle los componentes individuales de los costes de la producción de circuitos integrados para poder realizar cálculos transparentes y tomar decisiones bien fundadas en materia de compras estratégicas y gestión de costes.

La producción de circuitos integrados se divide en tres procesos principales: Producción de obleas, procesamiento front-end y back-end. En particular, el procesamiento front-end, en el que el diseño del circuito se aplica al silicio, representa la mayor parte de los costes totales. Según el cálculo ascendente documentado en el libro blanco facilitado, los procesos front-end suponen alrededor del 80 % de los costes de producción. El proceso litográfico por sí solo representa alrededor del 25 % de los costes totales , un importante factor de coste que plantea grandes exigencias tanto tecnológicas como financieras.

La producción de una oblea comienza con el proceso Czochralski, en el que se funde silicio de gran pureza y se extrae en lingotes para formar cristales individuales. A continuación, los lingotes se cortan en discos finos y se procesan química y mecánicamente. Incluso en esta fase, los costes se ven influidos por la calidad del material, la inversión en maquinaria y los parámetros del proceso. Para ello se necesitan sistemas de alta precisión cuya adquisición puede costar varios millones de dólares.

La litografía desempeña un papel fundamental en el proceso frontal. La resolución de los patrones estructurales depende en gran medida de la fuente de luz utilizada. Mientras que la litografía DUV (ultravioleta profundo) es suficiente para muchos circuitos integrados estándar, la fabricación de chips modernos de alto rendimiento requiere cada vez más el uso de la tecnología EUV (ultravioleta extremo). Los sistemas EUV, fabricados exclusivamente por ASML, cuestan hasta 300 millones de dólares por unidad, por lo que contribuyen significativamente a los elevados costes de inversión.

Otro factor clave es el coste de los materiales, sobre todo obleas, productos químicos, gases y fotomáscaras. Las fotomáscaras se encarecen considerablemente con tamaños de estructura avanzados, ya que tienen un mayor número de capas y tolerancias más estrictas. El coste total de un juego de máscaras puede ascender a varios millones de dólares. Es difícil determinar los costes exactos de material por matriz, ya que dependen en gran medida del rendimiento, la densidad de defectos y los parámetros de proceso utilizados.

Los gastos generales son una partida de costes a menudo subestimada pero de enorme importancia. Incluyen el mantenimiento de la sala blanca, el suministro de energía, la infraestructura informática, la mano de obra indirecta y los costes administrativos generales. Los gastos generales aumentan considerablemente, sobre todo con las tecnologías de fabricación avanzadas, ya que son necesarios controles adicionales de calidad y procesos. Para realizar un cálculo realista, es esencial disponer de puntos de referencia para evaluar la ubicación regional (por ejemplo, EE.UU. frente a Taiwán).

Los procesos de back-end, como la separación de las matrices, el contacto eléctrico y el diseño de la carcasa, suponen alrededor del 20 % de los costes totales de producción de circuitos integrados. A pesar de su menor complejidad en comparación con el front-end, estos procesos requieren materiales específicos, un guiado preciso de las máquinas y, en ocasiones, pasos de trabajo manuales, lo que a su vez influye en los costes.

En resumen, para un desglose fiable de los costes de fabricación de CI es necesario un análisis ascendente completo. Debe incluir los costes de inversión, los costes de material, los parámetros del proceso y las características regionales y técnicas. Para los ingenieros de costes, esta metodología constituye la base para identificar los factores de coste e incorporarlos a los puntos de referencia, las negociaciones de precios o las decisiones de "hacer o comprar" (sin nombrarlos explícitamente).

📄 Puedes consultar el libro blanco completo aquí:

Libro Blanco: Cálculo de costes de circuitos integrados (PDF)

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