आईसी निर्माण में लागत संरचना: लागत इंजीनियरों के लिए अंतर्दृष्टि

एकीकृत परिपथों (IC) का निर्माण एक जटिल प्रक्रिया है जिसकी विशेषता अत्यधिक उच्च निवेश, तकनीकी सटीकता और अनेक रासायनिक एवं भौतिक प्रक्रिया चरण हैं। लागत इंजीनियरों के लिए इन प्रक्रियाओं की गहरी समझ विकसित करना अत्यंत आवश्यक है ताकि वे ठोस लागत गणनाएँ और आर्थिक विश्लेषण कर सकें।

आईसी निर्माण तीन मुख्य चरणों पर केंद्रित है: वेफर उत्पादन, फ्रंट-एंड प्रोसेसिंग और बैक-एंड प्रोसेसिंग। इनमें से प्रत्येक चरण में विशिष्ट लागत कारक शामिल होते हैं जो समग्र लागत अनुमान में महत्वपूर्ण रूप से योगदान करते हैं।

उत्पादन की शुरुआत एकल-क्रिस्टल सिलिकॉन सिल्लियों से सिलिकॉन वेफर्स के निर्माण से होती है, जिन्हें ज़ोक्रल्स्की प्रक्रिया का उपयोग करके उगाया जाता है। इसके बाद की प्रक्रियाएँ—काटना, पॉलिश करना और साफ़ करना—आवश्यक सतह गुणवत्ता सुनिश्चित करती हैं। हालाँकि यह चरण कुल लागत का केवल एक छोटा सा हिस्सा है, लेकिन यह आगे के सभी प्रक्रिया चरणों का आधार बनता है।

सबसे किफ़ायती चरण फ्रंट-एंड प्रक्रिया है, जिसमें इलेक्ट्रॉनिक सर्किट को वेफर में स्थानांतरित किया जाता है। यह लिथोग्राफी, एचिंग, डोपिंग और रासायनिक-यांत्रिक पॉलिशिंग का उपयोग करके कई चरणों में होता है। लिथोग्राफी, विशेष रूप से, लागत और प्रौद्योगिकी का एक प्रमुख चालक है। प्रयुक्त प्रौद्योगिकी—डीप अल्ट्रावॉयलेट (DUV) या एक्सट्रीम अल्ट्रावॉयलेट (EUV)—के आधार पर निवेश और परिचालन लागत में काफी अंतर होता है। हालाँकि EUV लिथोग्राफी छोटे फ़ीचर आकार प्रदान करती है, लेकिन इसके लिए 300 मिलियन डॉलर तक की मशीनों की आवश्यकता होती है। लागत विश्लेषण से पता चलता है कि कुल आईसी निर्माण लागत का लगभग 25% लिथोग्राफी के कारण होता है।

संरचना के बाद, चिप्स को अलग करके पैक किया जाता है। इस प्रक्रिया में टुकड़ों में काटना, वाहक सब्सट्रेट से जोड़ना और अंतिम रूप से कैप्सूल में बंद करना शामिल है। हालाँकि यह चरण कुल लागत का केवल 20% ही है, लेकिन इसमें मैन्युअल श्रम का अनुपात ज़्यादा होता है, जिससे यह श्रम लागत में उतार-चढ़ाव के प्रति संवेदनशील हो जाता है।

आईसी निर्माण पूंजी-प्रधान है। किसी भी विनिर्माण सुविधा की स्थापना लागत का लगभग 75% मशीनरी में निवेश के कारण होता है। लिथोग्राफी प्रणालियों के अलावा, इसमें निक्षेपण, नक़्क़ाशी और सफाई प्रणालियाँ भी शामिल हैं। सामग्री लागत में उच्च-शुद्धता वाले सिलिकॉन वेफ़र, फ़ोटोरेज़िस्ट, नक़्क़ाशी और विभिन्न प्रकार की प्रक्रिया गैसें शामिल हैं। विशेष रूप से छोटे फ़ीचर आकारों के साथ, सामग्री और शुद्धता की आवश्यकताएँ बढ़ जाती हैं—जिसका लागत पर सीधा प्रभाव पड़ता है।

आईसी निर्माण लागत का एक महत्वपूर्ण हिस्सा, लगभग 35%, ओवरहेड के कारण होता है। इसमें कार्मिक, ऊर्जा, आईटी अवसंरचना, गुणवत्ता आश्वासन और स्थान संबंधी कारक शामिल हैं। इन कारकों का इकाई लागत पर महत्वपूर्ण प्रभाव पड़ता है, विशेष रूप से उच्च श्रम और ऊर्जा लागत वाले क्षेत्रों में। चूँकि व्यक्तिगत चिप्स को सीधे आवंटन करना मुश्किल है, इसलिए लागत इंजीनियर अक्सर स्थान-विशिष्ट बेंचमार्क मानों पर निर्भर करते हैं।

लागत इंजीनियरों के लिए, आईसी निर्माण का एक व्यापक दृष्टिकोण लागत कारकों की पहचान करने के लिए एक ठोस आधार प्रदान करता है। विश्लेषण से पता चलता है कि फ्रंट-एंड प्रक्रियाएँ लागत संरचना पर हावी होती हैं, विशेष रूप से लिथोग्राफी और उपकरण निवेश के कारण। सटीक, डेटा-आधारित लागत गणना के लिए विस्तृत तकनीकी समझ के साथ-साथ क्षेत्रीय और तकनीकी अंतरों का आकलन करने की क्षमता की आवश्यकता होती है।

📄 श्वेत पत्र डाउनलोड करें:

श्वेत पत्र: एकीकृत परिपथों की नीचे से ऊपर की लागत गणना (पीडीएफ)

‍