Factores de coste de los semiconductores - Transparencia para los ingenieros de costes en la fabricación de semiconductores

Los circuitos integrados (CI) desempeñan un papel fundamental en el panorama electrónico actual. La creciente miniaturización y complejidad tecnológica de los semiconductores plantea enormes retos a los ingenieros de costes. Analizar con precisión los "factores de coste de los semiconductores" es esencial para tomar decisiones económicamente viables en el desarrollo y la compra de productos. El enfoque ascendente, en particular, proporciona una base fiable para la estimación de costes.

Los principales bloques de costes en la producción de semiconductores se dividen en costes de material, costes de fabricación y gastos generales. La producción "front-end" -el proceso en el que se crean las estructuras de los circuitos en la oblea- es especialmente importante. Esta cadena de procesos incluye la litografía, el grabado, la implantación de iones y el pulido de superficies. En términos cuantitativos, los procesos frontales suponen alrededor del 80 % de los costes totales de fabricación de circuitos integrados, y la litografía por sí sola representa alrededor del 25 % de los costes totales.

Uno de los principales factores de coste es la inversión necesaria para los sistemas litográficos. Las modernas máquinas de litografía EUV, necesarias para producir las estructuras más finas por debajo de 7 nm, cuestan hasta 300 millones de dólares por unidad. En comparación, los precios de los sistemas DUV oscilan entre 50 y 100 millones de dólares. Por tanto, la elección de la tecnología litográfica influye decisivamente en la profundidad del proceso y en el compromiso de capital a largo plazo.

El uso de materiales también desempeña un papel clave. El silicio en bruto, los productos químicos de proceso, los gases especiales, los fotorresistentes y los juegos de máscaras representan una parte importante de los costes variables. Con los nodos avanzados, los requisitos de pureza y precisión aumentan drásticamente, lo que se traduce en precios más elevados para las obleas y los juegos de máscaras. En el caso concreto de las máscaras, los costes pueden alcanzar rápidamente varios millones por diseño, en función del número de capas y tolerancias.

Tampoco hay que subestimar los gastos generales, que representan en torno al 35% de los costes totales. Incluyen el personal, la infraestructura informática, el funcionamiento de la sala blanca, el consumo de energía y los servicios de apoyo. Cuanto más complejo sea el proceso de fabricación, mayor será la necesidad de personal especializado cualificado y de supervisión del proceso, sobre todo en los nodos muy desarrollados. Como los gastos generales dependen en gran medida de la ubicación, es esencial hacer una evaluación comparativa basada en cifras clave regionales.

Otro factor de coste es la utilización de la planta y el tiempo de producción. Como muchas fases de producción son secuenciales y las máquinas caras se utilizan durante largos periodos de tiempo, la amortización debe distribuirse con precisión entre el número de unidades producidas. Por tanto, la duración del proceso, el tiempo de ciclo y la tasa de desechos influyen directamente en los costes unitarios de una matriz.

En el área de back-end, que representa en torno al 20% de los costes de fabricación, la atención se centra en separar la oblea, conectarla a los sustratos y moldear la carcasa. Aunque aquí se requiere más mano de obra, la intensidad de capital es comparativamente baja. No obstante, esta área no debe descuidarse en el cálculo global.

Para los ingenieros de costes, esto significa Una estimación realista de los costes requiere un profundo conocimiento de los parámetros tecnológicos y de las condiciones económicas marco. Sólo quien evalúa con precisión la influencia del tamaño de la estructura, las cantidades, la tecnología de producción y los factores de localización puede hacer afirmaciones fiables sobre el potencial de costes. Por tanto, el conocimiento de los factores de coste más importantes de los semiconductores contribuye de forma indispensable a la optimización de los costes de los productos y a la estrategia de compras en la industria de los semiconductores.

🔗 Libro blanco completo como referencia:

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

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