Compreender as estruturas de custos: Foco na engenharia de custos para a microeletrónica

A crescente miniaturização e a crescente complexidade dos circuitos integrados (CI) colocam novos desafios à engenharia de custos da microeletrónica. No domínio do fabrico de semicondutores, em particular, é necessário um conhecimento profundo de todo o processo de produção para desenvolver modelos de custos fiáveis e transparentes. Os custos de fabrico de um circuito integrado são compostos por várias etapas de processo altamente especializadas - desde a produção de bolachas e o processo de front-end até ao back-end e à embalagem. Cada uma destas etapas tem requisitos específicos e factores de custo que devem ser tidos em conta num cálculo de custos abrangente.

Uma componente central da produção é o processo de front-end, no qual o esquema do circuito é transferido para a bolacha de silício através de litografia. Os processos modernos de litografia, em particular o EUV (Extreme Ultraviolet), permitem estruturas na gama dos nanómetros, mas, ao mesmo tempo, aumentam enormemente os custos de investimento. Só um sistema EUV pode custar até 300 milhões de dólares americanos, o que faz deste sub-processo a fase de produção mais dispendiosa. A decisão a favor de uma determinada tecnologia de litografia tem, por conseguinte, uma influência significativa nos custos globais de produção e exige uma compreensão profunda da relação custo-benefício.

Os custos dos materiais também desempenham um papel decisivo na engenharia de custos da microeletrónica. O silício bruto, os produtos químicos de processamento, os gases e, acima de tudo, os conjuntos de fotomáscaras variam muito de preço - dependendo da pureza, do nó tecnológico e da quantidade. A estrutura complexa da produção de semicondutores significa que mesmo pequenas alterações na conceção ou na tecnologia podem ter um grande impacto no consumo de materiais e, por conseguinte, nos custos globais. Particularmente críticos são os conjuntos de máscaras, cujos custos de fabrico para nós avançados podem ascender a vários milhões de dólares americanos.

As despesas gerais são outra rubrica de custo importante. Para além do consumo de energia, das infra-estruturas de TI e dos serviços das instalações, incluem também o custo do pessoal qualificado. medida que a complexidade dos processos aumenta - por exemplo, com as tecnologias de menos de 5 nm - aumenta também a necessidade de pessoal altamente especializado. Esta evolução reflecte-se claramente nas despesas gerais, que, em alguns casos, representam até 35% dos custos totais de fabrico de um CI. Os factores de localização, como os preços da energia ou os níveis salariais, também influenciam estes custos, razão pela qual os valores de referência específicos de cada região são essenciais para um cálculo preciso.

Para aplicar a abordagem bottom-up na Engenharia de Custos para a Microeletrónica, é necessário registar detalhadamente todos os custos relevantes da máquina. Isto envolve não só o preço de compra, mas também a depreciação, os custos de manutenção e a utilização e rendimento do equipamento. Os sistemas de litografia, gravação e revestimento são particularmente intensivos em termos de capital. Como muitas destas máquinas são utilizadas várias vezes ao longo da cadeia de processo, a sua utilização deve ser atribuída proporcionalmente às matrizes produzidas, de modo a representar uma estrutura de custos realista.

Embora os processos de back-end, incluindo o corte em cubos, a colagem e o encapsulamento, representem apenas cerca de 20% dos custos totais de produção, exigem uma atenção especial em termos de mão de obra e consumo de material. A tecnologia de embalagem influencia não só a robustez mecânica e a dissipação de calor do chip, mas também a sua posterior utilização em vários domínios de aplicação. Os sectores automóvel e aeroespacial, em particular, têm requisitos mais rigorosos, o que pode resultar em custos adicionais.

Em termos gerais, é evidente que a engenharia de custos da microeletrónica exige não só uma sólida compreensão técnica, mas também conhecimentos económicos. Só através de uma abordagem holística e baseada em dados é possível criar modelos de custos fiáveis e compreensíveis que tenham em conta factores técnicos e económicos. Especialmente em tempos de cadeias de fornecimento globais e de disrupção tecnológica, uma compreensão exacta dos custos é uma vantagem competitiva estratégica. O desenvolvimento de modelos de custos paramétricos que liguem dados de mercado a índices técnicos tornar-se-á cada vez mais importante no futuro e deverá ser parte integrante de qualquer prática moderna de engenharia de custos.

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