Approfondimenti sugli appalti IC: Prospettive tecniche ed economiche per gli ingegneri dei costi

La moderna produzione di semiconduttori pone sempre più spesso agli ingegneri dei costi la sfida di creare una profonda trasparenza nella struttura dei costi dei circuiti integrati (IC). Nonostante il loro ruolo centrale in quasi tutti i dispositivi elettronici, la ripartizione dei costi di questi componenti rimane spesso opaca. È proprio qui che entra in gioco IC Procurement Insights, con l'obiettivo di fornire una base decisionale basata sui fatti per l'approvvigionamento e il calcolo dei costi.

La chiave per comprendere i costi dei circuiti integrati risiede in una visione dettagliata del processo di produzione. A partire dalla produzione dei wafer, passando per il complesso processo di front-end fino al confezionamento finale nel back-end, numerosi fattori influenzano la struttura complessiva dei costi. La produzione dei wafer si basa sul processo Czochralski, in cui le barre monocristalline vengono estratte dal silicio fuso e poi segate in wafer sottili. Questi wafer costituiscono il materiale di partenza per le fasi successive del processo.

Nel processo front-end, i circuiti complessi vengono trasferiti sul wafer utilizzando complessi processi di litografia e incisione. Qui dominano le tecnologie DUV e, sempre più spesso, anche EUV, quest'ultima essenziale per i nodi altamente sviluppati, ma con enormi costi di investimento. La litografia da sola rappresenta circa il 25% dei costi totali di produzione di un circuito integrato, rendendola la fase di produzione a più alta intensità di capitale. La restante parte del front-end, compresa la litografia, aggiunge circa l'80% dei costi totali.

Nell'area di back-end, la matrice prodotta viene separata dal wafer, contattata e confezionata. Sebbene questo processo sia meno complesso, è ad alta intensità di materiale e manodopera. I costi di imballaggio rappresentano circa il 20% dei costi di produzione dei circuiti integrati. Pertanto, anche questa sezione non dovrebbe essere trascurata, soprattutto in termini di capacità produttive globali e stabilità della catena di approvvigionamento.

Un aspetto particolarmente rilevante di IC Procurement Insights è la considerazione differenziata delle spese generali. Questi includono non solo i costi del personale e dell'energia, ma anche le spese per le infrastrutture, l'IT e la gestione della qualità. Più il nodo di processo è avanzato, più questi costi indiretti aumentano: in totale, rappresentano circa il 35% dei costi totali. Un'analisi di benchmarking regionale precisa è essenziale in questo caso, poiché le strutture dei costi tra gli impianti di produzione negli Stati Uniti e in Asia, ad esempio, possono differire in modo significativo.

Un modello di costo fondato tiene conto anche degli investimenti nelle macchine, soprattutto per i sistemi di litografia. Mentre i sistemi DUV costano tra i 50 e i 100 milioni di dollari, il prezzo di un sistema EUV arriva a 300 milioni di dollari. Queste somme enormi richiedono una pianificazione a lungo termine e un'allocazione strategica delle risorse. A ciò si aggiungono i costi dei materiali che comprendono i wafer di silicio, i fotoresistenti, i prodotti chimici di processo e i set di maschere - questi ultimi possono costare diversi milioni di dollari per i nodi avanzati.

Il calcolo bottom-up presentato per un microcontrollore automobilistico a 32 bit mostra come il volume di produzione, i nodi tecnologici, la forma di confezionamento e le quantità influenzino i costi finali dei circuiti integrati. Per gli ingegneri dei costi, tali modelli costituiscono una base valida per valutare le offerte e prendere decisioni strategiche in materia di approvvigionamento, ad esempio per quanto riguarda la scelta della sede, i percorsi tecnologici o le trattative sui prezzi con le fonderie e i partner OSAT.

In sintesi, gli IC Procurement Insights forniscono un'analisi approfondita, tecnica ed economica, di tutti i fattori di costo rilevanti lungo la catena del valore IC. Sono uno strumento indispensabile per i team di approvvigionamento e gli analisti dei costi per prendere decisioni informate, minimizzare i rischi e assicurarsi vantaggi competitivi, soprattutto in un contesto di mercato caratterizzato da dinamiche tecnologiche e incertezze geopolitiche in egual misura.

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Libro bianco - Calcolo dei costi dei circuiti integrati (PDF)

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