Repartição dos custos de fabrico de CI

O fabrico de circuitos integrados (CI) é um processo altamente complexo, de capital intensivo, que coloca exigências consideráveis em termos de precisão técnica, qualidade dos materiais e condições infra-estruturais. Para os engenheiros de custos, é essencial compreender em pormenor os componentes de custo individuais da produção de CI, a fim de permitir cálculos transparentes e tomar decisões bem fundamentadas em matéria de compras estratégicas e gestão de custos.

A produção de circuitos integrados divide-se em três processos principais: Produção de bolachas, processamento front-end e back-end. O processamento front-end, em particular, no qual a configuração do circuito é aplicada ao silício, representa a maior parte dos custos totais. De acordo com o cálculo bottom-up documentado no livro branco fornecido, os processos front-end representam cerca de 80 % dos custos de produção. O processo de litografia, por si só, representa cerca de 25 % dos custos totais - um fator de custo significativo que coloca grandes exigências tanto a nível tecnológico como financeiro.

A produção de uma bolacha começa com o processo Czochralski, no qual o silício de alta pureza é fundido e transformado em cristais únicos. Os lingotes são depois cortados em discos finos e processados química e mecanicamente. Mesmo nesta fase, os custos são influenciados pela qualidade do material, pelo investimento em máquinas e pelos parâmetros do processo. Para tal, são necessários sistemas de alta precisão, cuja aquisição pode custar vários milhões de dólares.

A litografia desempenha um papel central no processo de front-end. A resolução dos padrões de estrutura depende em grande medida da fonte de luz utilizada. Embora a litografia DUV (ultravioleta profundo) seja suficiente para muitos circuitos integrados normais, o fabrico de chips modernos de elevado desempenho exige cada vez mais a utilização da tecnologia EUV (ultravioleta extremo). Os sistemas EUV, que são produzidos exclusivamente pela ASML, custam até 300 milhões de dólares por unidade e, por conseguinte, contribuem significativamente para os elevados custos de investimento.

Outro fator de custo fundamental é o custo dos materiais, em especial os wafers, os produtos químicos, os gases e as fotomáscaras. As fotomáscaras tornam-se significativamente mais caras com estruturas de dimensões avançadas, uma vez que têm um maior número de camadas e tolerâncias mais apertadas. O custo total de um conjunto de máscaras pode ascender a vários milhões de dólares. É difícil determinar os custos exactos de material por matriz, uma vez que estes dependem fortemente do rendimento, da densidade de defeitos e dos parâmetros de processo utilizados.

As despesas gerais são um item de custo frequentemente subestimado, mas extremamente significativo. Incluem a manutenção das salas limpas, o fornecimento de energia, as infra-estruturas de TI, a mão de obra indireta e os custos administrativos gerais. As despesas gerais aumentam significativamente, especialmente com tecnologias de fabrico avançadas, à medida que se tornam necessários controlos adicionais de qualidade e de processo. Os parâmetros de referência para a avaliação da localização regional (por exemplo, EUA vs. Taiwan) são essenciais para um cálculo realista.

Os processos back-end, como a separação de matrizes, o contacto elétrico e a conceção da caixa, representam cerca de 20% dos custos totais de produção de CI. Apesar da menor complexidade em comparação com o front-end, estes processos requerem materiais específicos, orientação precisa da máquina e, por vezes, etapas de trabalho manual, o que, por sua vez, influencia os custos.

Em resumo, é necessária uma análise ascendente completa para uma discriminação fiável dos custos de fabrico de CI. Esta análise deve incluir os custos de investimento, os custos dos materiais, os parâmetros do processo, bem como as caraterísticas regionais e técnicas. Para os engenheiros de custos, esta metodologia constitui a base para a identificação dos factores de custo e para a sua incorporação em parâmetros de referência, negociações de preços ou decisões de compra ou venda (sem os nomear explicitamente).

Pode consultar o livro branco completo aqui:

WhitePaper: Cálculo do custo de circuitos integrados (PDF)

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