Cálculo transparente dos custos de CI para engenheiros de custos - Um olhar sobre as profundezas do fabrico de semicondutores

O cálculo dos custos dos circuitos integrados é um desafio fundamental para os engenheiros de custos, uma vez que a estrutura de preços dos circuitos integrados (CI) raramente é divulgada e, ao mesmo tempo, tem um impacto significativo no custo total de um produto eletrónico. Tendo em conta as crescentes exigências em termos de funcionalidade, desempenho e miniaturização, é essencial uma compreensão aprofundada dos custos de fabrico dos CI para se poderem tomar decisões bem fundamentadas na otimização dos custos dos produtos.

A produção de um CI compreende essencialmente três grandes áreas de processo: a produção de bolachas, o processo front-end e o processo back-end. Cada uma destas etapas implica custos de investimento e de funcionamento específicos, que devem ser registados com precisão no âmbito de um cálculo de custos completo. A produção de bolachas começa com o processo Czochralski, no qual cristais únicos são cultivados a partir de silício de alta pureza e depois serrados em bolachas finas. Os primeiros custos significativos já são incorridos aqui, especialmente nas áreas de aquisição de materiais, consumo de energia e controlo de processos.

No processo de front-end, a estrutura do circuito é transferida para a superfície da bolacha. A litografia é particularmente dispendiosa neste domínio, uma vez que determina as estruturas mais finas e, por conseguinte, tem uma influência significativa no nó tecnológico. Os sistemas de litografia DUV e, cada vez mais, EUV representam investimentos consideráveis - só um sistema EUV pode custar até 300 milhões de dólares americanos. Devido à sua complexidade, a litografia não é apenas um estrangulamento tecnológico, mas também económico na produção de circuitos integrados.

Uma vez concluída a estruturação, inicia-se o processo de back-end, que envolve a separação, união e embalagem das matrizes. Apesar de um grau de automatização inferior ao do front-end, esta etapa representa cerca de 20% dos custos totais de produção, com predominância dos custos de material e de mão de obra.

Uma abordagem metodológica para o cálculo dos custos de CI é o cálculo de custos ascendente. Este método tem em conta todos os custos diretos e indirectos ao longo da cadeia de produção. Para além dos custos óbvios dos materiais e dos processos, a depreciação das máquinas, os tempos de produção e os custos de investimento são também incluídos no cálculo. É de salientar que os custos gerais por si só - que consistem em despesas gerais de desenvolvimento, garantia de qualidade e administração - representam cerca de 35% dos custos totais de fabrico de circuitos integrados. Esta componente, que depende muito da localização e da tecnologia, mostra claramente a importância da avaliação comparativa regional para a exatidão do cálculo.

Outro fator de custo é a complexidade da própria conceção do CI. Taxas de relógio mais elevadas, áreas de memória maiores e núcleos de processador adicionais aumentam o tamanho da matriz e exigem larguras de estrutura mais pequenas, o que, por sua vez, requer processos de fabrico mais dispendiosos. Os materiais utilizados, como os fotorresistentes, os gases especiais e a água ultrapura, também devem ser incluídos no cálculo dos custos de forma pormenorizada, uma vez que provocam custos operacionais variáveis consideráveis.

O método bottom-up oferece aos engenheiros de custos uma ferramenta extremamente precisa para avaliar os custos de IC. Permite não só identificar os factores de custo, mas também apoiar negociações de preços bem fundamentadas e decisões estratégicas de aquisição. É de salientar que um cálculo exato dos custos de CI inclui um grande número de parâmetros técnicos, factores regionais e dados de mercado - a análise cuidadosa destes parâmetros é a chave para uma estrutura de custos realista e fiável.

Ligação para o livro branco completo: White_Paper_Cost_Calculation_Integrated_Circuits.pdf