Cálculo pormenorizado ascendente da CI: análise transparente das estruturas de custos na semi-produção

Na atual indústria de semicondutores, o cálculo bottom-up de CI é um método fundamental para determinar com precisão os custos de fabrico de circuitos integrados. Para os engenheiros de custos, em particular, esta abordagem permite uma análise bem fundamentada dos custos diretos e indirectos ao longo de toda a cadeia de valor - desde a bolacha até à embalagem acabada.

O processo baseia-se numa análise detalhada de todas as etapas de produção individuais e das respectivas necessidades de recursos. Começando pela produção de bolachas, que produz cristais de silício de alta qualidade através do processo Czochralski, os principais componentes de custos podem ser identificados já nesta fase inicial da produção. A utilização de silício de elevada pureza, o consumo de energia e as perdas de material aquando da serragem dos lingotes em wafers contribuem decisivamente para o perfil de custos global.

No processo de front-end subsequente, a estrutura eléctrica do CI é transferida para a bolacha. A litografia domina aqui como o passo do processo mais dispendioso e de tecnologia mais intensiva. É decisiva para o tamanho da estrutura, a densidade de empacotamento e a funcionalidade do componente. Quanto mais pequenos forem os nós tecnológicos, maiores serão as exigências dos sistemas de litografia utilizados. Enquanto a litografia DUV ainda é suficiente para muitos CIs padrão, a tecnologia EUV é necessária para chips de última geração - com investimentos em máquinas de até 300 milhões de dólares americanos por sistema. O cálculo bottom-up do CI tem em conta estes elevados custos de investimento através de uma depreciação linear na afetação de custos por matriz produzida.

O fabrico de um circuito integrado também requer uma série de outros processos, como o revestimento, a dopagem, a gravação e o polimento. Cada etapa incorre em custos específicos devido aos tempos de máquina, materiais de processo como fotossensíveis, agentes de gravação e gases especiais, bem como o esforço de limpeza necessário. Todos estes custos são registados de forma transparente num cálculo completo de baixo para cima e atribuídos aos componentes individuais de acordo com a sua origem.

Uma vez concluída a produção da parte da frente, segue-se o processo da parte de trás, em que cada matriz é separada, contactada e embalada. Embora esta fase do processo represente apenas cerca de 20 % do custo total de um circuito integrado, não deve ser negligenciada. Em particular, a ligação dos fios, o encapsulamento e o teste final dos componentes implicam custos variáveis de material e mão de obra. Além disso, esta etapa do processo é frequentemente externalizada a empresas especializadas em OSAT.

As despesas gerais são uma componente central do cálculo ascendente do CI. Em média, representam cerca de 35% dos custos totais de produção e incluem despesas de pessoal, funcionamento dos edifícios, infra-estruturas, sistemas de TI e garantia de qualidade. O registo preciso destes custos é essencial para a comparabilidade e fiabilidade do cálculo. Os parâmetros de referência normalizados do sector - adaptados às diferenças regionais - ajudam a verificar a plausibilidade.

Um resultado notável do cálculo bottom-up de um microcontrolador de 32 bits apresentado na literatura especializada mostra que a litografia representa, por si só, cerca de um quarto dos custos totais. A elevada intensidade de capital desta tecnologia e a sua função-chave no processo de produção fazem dela o fator de custo decisivo na produção de semicondutores. Os custos dos materiais, como as fotomáscaras, cujo preço pode atingir os milhões para os nós avançados, são também analisados em pormenor.

O cálculo ascendente de CI não só fornece uma compreensão detalhada dos custos de produção de um componente de semicondutor, como também cria uma base fiável para decisões empresariais de compra, planeamento de custos e cálculo de cotações. É uma ferramenta indispensável para os engenheiros de custos avaliarem cenários técnicos e económicos numa cadeia de fornecimento global cada vez mais complexa.

📄 Livro Branco Descarregar: White_Paper_Cálculo_Custo_Circuitos_Integrados.pdf