Cálculo de custos ascendente para semicondutores - Uma visão precisa dos custos para os técnicos de custos
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O método de cálculo de custos ascendente estabeleceu-se como uma ferramenta indispensável para os engenheiros de custos na indústria de semicondutores. Devido à complexidade crescente dos circuitos integrados (CI) e às exigências simultaneamente crescentes de transparência e eficiência de custos, uma análise detalhada de todas as etapas de fabrico é de importância crucial.
A produção de um circuito integrado processa-se em várias fases: Produção de bolachas, processo front-end e processo back-end. Como parte de um cálculo ascendente, cada etapa individual do processo - desde a produção de bolacha em bruto até à embalagem final - é analisada em termos dos seus custos de material, de máquinas e de despesas gerais. Este método permite uma estimativa de custos bem fundamentada e estabelece a base para decisões estratégicas na compra, desenvolvimento e gestão da cadeia de fornecimento.
Uma das principais conclusões do Livro Branco subjacente mostra que cerca de 80 % do custo total de um CI é causado pelo processo de front-end - especialmente a litografia. O processo de litografia, por si só, representa cerca de 25% dos custos totais de produção, o que se deve em parte aos enormes custos de investimento em sistemas EUV ou DUV. Para os engenheiros de custos, isto significa que esta área em particular é um fator crítico de custos, cuja otimização pode ter uma influência considerável no cálculo global.
A produção de bolachas começa com o fabrico de lingotes de silício monocristalino utilizando o processo Czochralski. Estes são cortados em fatias finas, lapidados, gravados e limpos - todos os passos do processo que requerem alta precisão e equipamento moderno. Os requisitos de pureza do material e de precisão das máquinas são cada vez maiores, especialmente no caso dos nós tecnologicamente avançados, o que tem um impacto direto na estrutura de custos.
O processamento frontal subsequente é a parte mais complexa da produção de circuitos integrados. É aqui que as estruturas eléctricas do chip são implementadas na bolacha por meio de litografia, gravação, dopagem e metalização. Cada uma destas fases é intensiva em termos de materiais e de capital, nomeadamente devido à utilização de produtos químicos de processamento dispendiosos e de equipamento altamente complexo. A redução contínua das dimensões das estruturas para menos de 5 nm exige não só condições de fabrico precisas, mas também sistemas EUV extremamente dispendiosos, com custos que podem atingir os 300 milhões de dólares por dispositivo.
Em contrapartida, o processo back-end parece ser comparativamente menos intensivo em termos de custos, uma vez que representa "apenas" cerca de 20% dos custos totais. No entanto, também aqui é necessária uma repartição pormenorizada dos custos. A separação das matrizes, a ligação dos fios, a embalagem no invólucro (por exemplo, BGA-416) e os processos finais de teste e marcação envolvem custos significativos de material e mão de obra - especialmente se tiverem de ser cumpridos elevados padrões de qualidade, como é o caso nos sectores automóvel ou aeroespacial.
Deve ser dada especial atenção às despesas gerais, que representam normalmente 35% dos custos totais. Estas incluem despesas indirectas como a manutenção de salas limpas, o fornecimento de energia, as infra-estruturas de TI e o pessoal altamente qualificado. Estas despesas variam muito consoante o local de produção, o nó tecnológico e o grau de automatização. Os modelos de avaliação comparativa, adaptados às condições regionais (por exemplo, Taiwan vs. EUA), ajudam a fornecer estimativas de custos realistas e comparáveis.
O método de cálculo de custos ascendente oferece aos engenheiros de custos a oportunidade de identificar os factores de custo reais ao longo de toda a cadeia de valor. Isto permite a tomada de decisões bem fundamentadas na seleção de fornecedores e nas negociações de preços. Embora este método exija conhecimentos técnicos e dados alargados, é a chave para uma estrutura de custos transparente e sustentável no fabrico de circuitos integrados.
O desenvolvimento deste método num modelo de custos baseado em parâmetros, que associa dados técnicos a dados específicos do mercado, já está em curso e promete ainda maior precisão e relevância para cálculos futuros.
O livro branco completo pode ser consultado aqui:
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