Estructura de costes en la fabricación de circuitos integrados: Perspectiva para los ingenieros de costes

La producción de circuitos integrados (CI) es un proceso complejo caracterizado por inversiones extremadamente elevadas, precisión técnica y multitud de etapas de procesos químicos y físicos. Es fundamental que los ingenieros de costes conozcan a fondo estos procesos para poder realizar cálculos de costes y análisis económicos bien fundados.

En el centro de la fabricación de circuitos integrados hay tres fases principales: Producción de obleas, proceso front-end y proceso back-end. Cada una de estas fases alberga factores de coste específicos que contribuyen significativamente al cálculo global.

La producción comienza con la fabricación de obleas de silicio a partir de lingotes de silicio monocristalino, que se cultivan mediante el proceso Czochralski. El tratamiento posterior -corte, pulido y limpieza- garantiza la calidad superficial necesaria. Aunque esta etapa sólo representa una pequeña parte de los costes totales, constituye la base de todas las demás fases del proceso.

La fase más importante en términos de coste es el proceso frontal, en el que el circuito electrónico se transfiere a la oblea. Este proceso se realiza en varias fases: litografía, grabado, dopaje y pulido químico-mecánico. La litografía, en particular, es un factor clave de coste y tecnología. Dependiendo de la tecnología utilizada - ultravioleta profundo (DUV) o ultravioleta extremo (EUV) - los costes de inversión y funcionamiento varían considerablemente. Aunque la litografía EUV permite reducir el tamaño de las estructuras, requiere máquinas de hasta 300 millones de dólares. Los análisis de costes muestran que la litografía representa en torno al 25 % de los costes totales de fabricación de circuitos integrados.

Tras la estructuración, los chips se separan y se empaquetan. Este proceso incluye el corte en dados, la unión a un sustrato portador y el encapsulado final. Aunque esta fase sólo representa alrededor del 20% de los costes totales, implica una mayor proporción de mano de obra, lo que la hace sensible a las fluctuaciones de los costes laborales.

La fabricación de circuitos integrados requiere mucho capital. Alrededor del 75% de los costes de instalación de una planta de producción corresponden a inversiones en maquinaria. Además de los sistemas litográficos, también se incluyen los sistemas de deposición, grabado y limpieza. Los costes de material consisten en obleas de silicio de gran pureza, fotorresistentes, agentes de grabado y diversos gases de proceso. Los requisitos de materiales y pureza aumentan, sobre todo para los tamaños de estructura más pequeños, lo que repercute directamente en los costes.

Una proporción significativa, en torno al 35%, de los costes de producción de CI se atribuye a los gastos generales. Estos incluyen gastos de personal, energía, infraestructura informática, garantía de calidad y factores de localización. Especialmente en regiones con elevados costes de mano de obra y energía, estos factores tienen un fuerte impacto en los costes unitarios. Como es difícil hacer una asignación directa a chips individuales, los ingenieros de costes recurren a menudo a valores de referencia específicos de cada lugar.

Para los ingenieros de costes, el análisis completo de la fabricación de circuitos integrados proporciona una base sólida para identificar los inductores de costes. El análisis muestra: Los procesos frontales dominan la estructura de costes, especialmente a través de la litografía y las inversiones en equipos. Un cálculo de costes preciso y basado en datos requiere un conocimiento técnico detallado y la capacidad de evaluar las diferencias regionales y tecnológicas.

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

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