Driver dei costi dei semiconduttori - Trasparenza per gli ingegneri dei costi nella produzione di semiconduttori

I circuiti integrati (IC) svolgono un ruolo centrale nell'odierno panorama dell'elettronica. La crescente miniaturizzazione e la complessità tecnologica dei semiconduttori pongono enormi sfide agli ingegneri dei costi. Analizzare con precisione i "driver di costo dei semiconduttori" è essenziale per prendere decisioni economicamente valide nello sviluppo e nell'acquisto dei prodotti. L'approccio bottom-up, in particolare, fornisce una base affidabile per la stima dei costi.

I principali blocchi di costo nella produzione di semiconduttori si dividono in costi dei materiali, costi di produzione e spese generali. La produzione front-end - il processo in cui le strutture dei circuiti vengono create sul wafer - è particolarmente importante. Questa catena di processi comprende la litografia, l'incisione, l'impiantazione ionica e la lucidatura della superficie. In termini quantitativi, i processi front-end rappresentano circa l'80% dei costi totali di produzione dei circuiti integrati, con la litografia che da sola rappresenta circa il 25% dei costi totali.

Un fattore di costo dominante è l'investimento richiesto per i sistemi di litografia. Le moderne macchine per litografia EUV, necessarie per produrre strutture di dimensioni minime inferiori a 7 nm, costano fino a 300 milioni di dollari per unità. In confronto, i prezzi dei sistemi DUV variano da 50 a 100 milioni di dollari. La scelta della tecnologia litografica ha quindi un'influenza decisiva sulla profondità del processo e sull'impegno di capitale a lungo termine.

Anche l'uso dei materiali gioca un ruolo fondamentale. Il silicio grezzo, i prodotti chimici di processo, i gas speciali, i fotoresistenti e i set di maschere costituiscono una parte significativa dei costi variabili. Con i nodi avanzati, i requisiti di purezza e precisione aumentano drasticamente, il che comporta un aumento dei prezzi dei wafer e dei set di maschere. Per le maschere, in particolare, i costi possono raggiungere rapidamente diversi milioni per progetto, a seconda del numero di strati e delle tolleranze.

Anche le spese generali, che rappresentano circa il 35% dei costi totali, non devono essere sottovalutate. Questi includono il personale, l'infrastruttura IT, il funzionamento della camera bianca, il consumo energetico e i servizi di supporto. Più complesso è il processo di produzione, maggiore è la necessità di personale specializzato qualificato e di monitoraggio del processo, soprattutto per i nodi altamente sviluppati. Poiché le spese generali dipendono fortemente dal luogo, è essenziale un benchmarking basato su cifre chiave regionali.

Un altro fattore di costo è dato dall'utilizzo degli impianti e dal tempo di produzione. Poiché molte fasi di produzione sono sequenziali e le macchine costose vengono utilizzate per lunghi periodi di tempo, l'ammortamento deve essere distribuito con precisione sul numero di unità prodotte. La lunghezza del processo, il tempo di ciclo e il tasso di scarto influenzano quindi direttamente i costi unitari di uno stampo.

Nell' area del back-end, che rappresenta circa il 20% dei costi di produzione, l'attenzione si concentra sulla separazione del wafer, sul collegamento ai substrati e sullo stampaggio dell'alloggiamento. Sebbene in questo caso sia necessaria una maggiore manodopera, l'intensità di capitale è relativamente bassa. Tuttavia, quest'area non dovrebbe essere trascurata nel calcolo complessivo.

Per gli ingegneri dei costi, ciò significa Una stima realistica dei costi richiede una profonda comprensione dei parametri tecnologici e delle condizioni economiche generali. Solo chi valuta con precisione l'influenza delle dimensioni della struttura, delle quantità, della tecnologia di produzione e dei fattori di localizzazione può fare affermazioni affidabili sul potenziale di costo. La conoscenza dei più importanti fattori di costo dei semiconduttori fornisce quindi un contributo indispensabile all'ottimizzazione dei costi dei prodotti e alla strategia di approvvigionamento nell'industria dei semiconduttori.

🔗 Carta bianca completa di riferimento:

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

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