IC bottom-up calculation détaillé : Analyser de manière transparente les structures de coûts dans la production semi-finie

Dans l'industrie actuelle des semi-conducteurs, le IC bottom-up calculation représente une méthode centrale pour déterminer avec précision les coûts de fabrication des circuits intégrés. Pour les ingénieurs en charge des coûts en particulier, cette approche permet une analyse approfondie des coûts directs et indirects tout au long de la chaîne de création de valeur - de la tranche de silicium au boîtier fini.

La méthode repose sur la ventilation détaillée de toutes les étapes de fabrication et de leurs besoins respectifs en ressources. En commençant par la production de wafers, qui génère des cristaux de silicium de haute qualité grâce au procédé Czochralski, il est possible d'identifier des composantes de coûts essentielles dès cette phase précoce de la fabrication. L'utilisation de silicium de haute pureté, l'énergie utilisée et les pertes de matière lors du sciage des lingots en wafers contribuent de manière décisive au profil global des coûts.

Dans le processus frontal qui suit, la structure électrique du circuit intégré est transférée sur le wafer. La lithographie, qui est l'étape la plus coûteuse et la plus technologique du processus, domine ici. Elle détermine en grande partie la taille de la structure, la densité de l'emballage et la fonctionnalité du composant. Plus les nœuds technologiques sont petits, plus les exigences envers les systèmes de lithographie utilisés sont élevées. Alors que la lithographie DUV est encore suffisante pour de nombreux circuits intégrés standard, la technologie EUV est nécessaire pour les puces les plus modernes - avec des investissements en machines pouvant atteindre 300 millions de dollars US par installation. Le IC bottom-up calculation tient compte de ces coûts d'investissement élevés par des amortissements linéaires dans l'affectation des coûts par die fabriqué.

La fabrication d'un circuit intégré nécessite en outre de nombreux autres processus tels que le revêtement, le dopage, la gravure et le polissage. Chaque étape entraîne des coûts spécifiques liés au temps machine, aux matériaux de processus tels que les photorésists, les agents de gravure et les gaz spéciaux, ainsi qu'au nettoyage nécessaire. Tous ces coûts sont enregistrés de manière transparente dans un calcul ascendant complet et répartis sur les différents composants en fonction de leur origine.

Une fois la fabrication du front-end terminée, vient le processus de back-end, au cours duquel la pièce unique est séparée, mise en contact et emballée. Bien que cette étape du processus ne représente qu'environ 20 % du coût total d'un circuit intégré, elle ne doit pas être négligée. Le bonding, l'encapsulation et le test final des composants, en particulier, entraînent des coûts de matériel et de personnel variables. De plus, cette étape du processus est souvent sous-traitée à des entreprises OSAT spécialisées.

Les frais généraux sont un élément central du calcul ascendant de l'IC. Ils représentent en moyenne environ 35 % des coûts totaux de production et comprennent les charges de personnel, l'exploitation des bâtiments, l'infrastructure, les systèmes informatiques ainsi que l'assurance qualité. La saisie précise de ces coûts est indispensable pour la comparabilité et la solidité du calcul. Les benchmarks usuels dans la branche - adaptés aux différences régionales - aident ici à la plausibilisation.

Un résultat remarquable du calcul ascendant d'un microcontrôleur 32 bits, présenté dans la littérature spécialisée, montre que la lithographie représente à elle seule environ un quart des coûts totaux. La forte intensité en capital de cette technologie ainsi que sa fonction clé dans le processus de production en font un facteur de coût décisif dans la fabrication des semi-conducteurs. Les coûts des matériaux tels que les masques photographiques, dont le prix se chiffre en millions pour les nœuds avancés, sont également pris en compte de manière détaillée dans l'analyse.

Le calcul ascendant IC fournit ainsi non seulement une compréhension détaillée des coûts de production d'un composant semi-conducteur, mais crée également une base fiable pour les décisions d'entreprise dans le domaine des achats, de la planification des coûts et du calcul des offres. C'est un outil indispensable pour les ingénieurs de coûts afin d'évaluer les scénarios techniques et économiques dans une chaîne d'approvisionnement mondiale de plus en plus complexe.

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