अर्धचालक विनिर्माण में लागत संरचना - लागत इंजीनियरों के लिए एक पारदर्शी दृष्टिकोण

अर्धचालक विनिर्माण में लागत संरचना - लागत इंजीनियरों के लिए एक पारदर्शी दृष्टिकोण

सेमीकंडक्टर घटकों की बढ़ती जटिलता और लघुकरण ने न केवल तकनीकी आवश्यकताओं को बढ़ाया है, बल्कि सटीक लागत गणना की माँग भी बढ़ा दी है। लागत इंजीनियरों के लिए आईसी निर्माण ("सेमीकंडक्टर निर्माण लागत") की संपूर्ण मूल्य श्रृंखला में प्रमुख लागत कारकों को पारदर्शी रूप से समझना और उनका मूल्यांकन करना लगातार महत्वपूर्ण होता जा रहा है।

एकीकृत परिपथ (IC) निर्माण प्रक्रिया तीन मुख्य चरणों में विभाजित है: वेफर उत्पादन, फ्रंट-एंड और बैक-एंड प्रक्रियाएँ। हालाँकि फ्रंट-एंड प्रक्रियाएँ—विशेषकर लिथोग्राफी—निर्माण लागत का अधिकांश हिस्सा वहन करती हैं, लेकिन ओवरहेड लागतों का सही आवंटन भी यथार्थवादी समग्र लागत अनुमान प्राप्त करने में महत्वपूर्ण भूमिका निभाता है।

वेफर उत्पादन की शुरुआत मोनोक्रिस्टलाइन सिलिकॉन सिल्लियों के उत्पादन के लिए ज़ोक्रल्स्की प्रक्रिया से होती है। फिर इन सिल्लियों को काटा जाता है, पीसा जाता है और साफ करके उपयोगी वेफर बनाए जाते हैं जो आईसी का आधार बनते हैं। इस स्तर पर भी, लागत वेफर के व्यास और शुद्धता के साथ-साथ वांछित तकनीकी नोड के आधार पर काफी भिन्न होती है।

फ्रंट-एंड प्रक्रिया में, सर्किट वेफर पर लगाए जाते हैं। यह कई चरणों में होता है: ऑक्सीकरण, लेपन, एक्सपोज़र (लिथोग्राफी), एचिंग, डोपिंग और पॉलिशिंग। लिथोग्राफी सबसे अधिक लागत वाली एकल प्रक्रिया है, खासकर जब उन्नत नोड्स (7 नैनोमीटर से नीचे) के लिए EUV तकनीकों का उपयोग किया जाता है। एक एकल EUV एक्सपोज़र उपकरण की लागत $300 मिलियन तक हो सकती है, जो एक महत्वपूर्ण निवेश का प्रतिनिधित्व करता है। तदनुसार, मशीन मूल्यह्रास एक प्रमुख लागत मद है जिस पर लागत इंजीनियरों को अपनी गणनाओं में सावधानीपूर्वक विचार करना चाहिए।

लागत विश्लेषण का एक अन्य प्रमुख पहलू सामग्री लागतों को शामिल करना है। इसमें न केवल सिलिकॉन वेफ़र्स, बल्कि रासायनिक प्रक्रिया सामग्री, गैसें, फ़ोटोरेज़िस्ट और मास्क सेट भी शामिल हैं। संरचना की गहराई बढ़ने के साथ ये सेट और भी जटिल और महंगे हो जाते हैं - अत्याधुनिक नोड्स के लिए, इनकी लागत प्रति सेट कई मिलियन डॉलर तक हो सकती है।

बैकएंड में चिप सिंगुलेशन, सब्सट्रेट पर अनुप्रयोग, वायर बॉन्डिंग के माध्यम से विद्युत कनेक्शन और अंतिम एनकैप्सुलेशन शामिल हैं। हालाँकि यह चरण कुल लागत का केवल लगभग 20% ही है, फिर भी इसे कम करके नहीं आंका जाना चाहिए—खासकर सामग्री की खपत और कार्मिक लागत के संदर्भ में।

विकसित लागत दृष्टिकोण BGA-416 पैकेज वाले 32-बिट माइक्रोकंट्रोलर और 1 करोड़ इकाइयों के वार्षिक उत्पादन की बॉटम-अप गणना पर आधारित है। विश्लेषण से पता चलता है कि कुल निर्माण लागत का लगभग 80% फ्रंट-एंड प्रक्रियाओं के कारण होता है, जिसमें वेफर लागत भी शामिल है। इस 80% में, अकेले लिथोग्राफी का हिस्सा लगभग 25% है। कुल लागत का 35% अतिरिक्त लागत के रूप में वर्गीकृत किया जाता है – जिसमें आईटी, बुनियादी ढाँचा, ऊर्जा, योग्य कर्मचारी और सफाई प्रक्रियाएँ शामिल हैं। ये खर्च स्थान और प्रक्रिया पर अत्यधिक निर्भर होते हैं, यही कारण है कि एयरोस्पेस या रसायन जैसे तुलनीय उच्च-तकनीकी उद्योगों के मानक अक्सर अनुमान के तौर पर काम करते हैं।

एक वैध लागत अनुमान के लिए, पूंजीगत और परिचालन लागत, सामग्री की खपत, चक्र समय और थ्रूपुट का विस्तृत विश्लेषण आवश्यक है। लागत इंजीनियरों को हमेशा विशिष्ट परिस्थितियों, जैसे उत्पादन स्थान, तकनीकी नोड्स और मात्रा, पर विचार करना चाहिए ताकि विश्वसनीय और विश्वसनीय परिणाम प्राप्त हो सकें। तभी खरीद, मूल्य वार्ता और रणनीतिक खरीद में सही निर्णय लिए जा सकते हैं।

📄 पूरा श्वेत पत्र यहां पाया जा सकता है : श्वेत पत्र: एकीकृत सर्किट की लागत गणना (पीडीएफ)

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