Bottom-up Costing for Semiconductors - Une vision précise des coûts pour les ingénieurs des coûts
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L'approche ascendante du coût s'est imposée comme un outil indispensable pour les ingénieurs de coûts dans le secteur des semi-conducteurs. En raison de la complexité croissante des circuits intégrés (CI) et de l'augmentation simultanée des exigences de transparence et de rentabilité, une analyse détaillée de toutes les étapes de fabrication est essentielle.
La fabrication d'un CI se fait en plusieurs étapes : Production de wafers, processus front-end et processus back-end. Dans le cadre d'un calcul bottom-up, chaque étape du processus - de la fabrication de la plaquette brute à l'emballage final - est considérée en termes de coûts de matériaux, de machines et de frais généraux. Cette méthode permet de réaliser une estimation des coûts fondée et pose les bases des décisions stratégiques en matière d'achat, de développement et de gestion de la chaîne d'approvisionnement.
Un résultat central du livre blanc sous-jacent montre qu'environ 80 % des coûts totaux d'un circuit intégré sont causés par le processus frontal, en particulier la lithographie. À lui seul, le processus de lithographie absorbe environ 25 % des coûts totaux de production, ce qui s'explique entre autres par les immenses coûts d'investissement pour les installations EUV ou DUV. Pour les ingénieurs de coûts, cela signifie que ce domaine en particulier est un inducteur de coûts critique dont l'optimisation peut avoir une influence considérable sur le calcul global.
La production de wafers commence par la fabrication de lingots de silicium monocristallin par le procédé Czochralski. Ceux-ci sont découpés en fines tranches, rodés, gravés et nettoyés - autant d'étapes du processus qui nécessitent une grande précision et des installations modernes. Les exigences en matière de pureté du matériau et de précision des machines augmentent, en particulier pour les nœuds technologiquement avancés, ce qui se répercute directement sur la structure des coûts.
Le traitement frontal qui suit est la partie la plus complexe de la fabrication des circuits intégrés. C'est ici que les structures électriques de la puce sont implémentées sur le wafer par lithographie, gravure, dopage et métallisation. Chacune de ces phases est à la fois gourmande en matériaux et en capitaux, notamment en raison de l'utilisation de produits chimiques de traitement coûteux et d'équipements très complexes. La réduction continue de la taille des structures à moins de 5 nm nécessite non seulement des conditions de fabrication précises, mais aussi des équipements EUV extrêmement coûteux, dont le coût peut atteindre 300 millions de dollars par unité.
En revanche, le processus de back-end semble comparativement moins coûteux, puisqu'il ne représente "que" 20 % environ des coûts totaux. Néanmoins, ici aussi, une ventilation détaillée des coûts est nécessaire. La séparation des Dies, le bonding par fil, l'emballage dans le boîtier (par ex. BGA-416) ainsi que les processus finaux de test et de marquage impliquent des coûts de matériel et de main-d'œuvre significatifs - en particulier lorsque des normes de qualité élevées doivent être respectées, comme c'est le cas dans le secteur automobile ou aéronautique.
Il convient d'accorder une attention particulière aux frais généraux, qui représentent généralement 35 % des coûts totaux. Ils comprennent les dépenses indirectes telles que l'entretien des salles blanches, l'approvisionnement en énergie, l'infrastructure informatique ainsi que le personnel hautement qualifié. Ils varient fortement en fonction du site de production, du nœud technologique et du degré d'automatisation. Les modèles de benchmarking, adaptés aux conditions régionales (par exemple Taïwan vs. États-Unis), aident à fournir des estimations de coûts réalistes et comparables.
La méthode de costing bottom-up offre aux ingénieurs de coûts la possibilité d'identifier les véritables inducteurs de coûts tout au long de la chaîne de création de valeur. Cela permet de prendre des décisions éclairées en matière de sélection des fournisseurs et de négociation des prix. Bien que cette méthode nécessite des connaissances techniques et des données étendues, elle est la clé d'une structure de coûts transparente et durable dans la fabrication de circuits intégrés.
L'évolution de cette méthode vers un modèle de coûts basé sur des paramètres, qui associe des données techniques à des données spécifiques au marché, est déjà en cours et promet une précision et une pertinence encore plus grandes pour les futurs calculs.
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