Estrutura de custos no fabrico de componentes electrónicos: uma visão para os engenheiros de custos

A produção de circuitos integrados (CI) é um processo complexo, caracterizado por investimentos extremamente elevados, precisão técnica e uma multiplicidade de etapas de processos químicos e físicos. É fundamental que os engenheiros de custos desenvolvam um conhecimento profundo destes processos para poderem efetuar cálculos de custos e análises económicas bem fundamentados.

Há três fases principais no centro do fabrico de circuitos integrados: Produção de bolachas, processo front-end e processo back-end. Cada uma destas fases contém factores de custo específicos que contribuem significativamente para o cálculo global.

A produção começa com o fabrico de bolachas de silício a partir de lingotes de silício monocristalino, que são cultivados através do processo Czochralski. O processamento subsequente - corte, polimento e limpeza - garante a qualidade de superfície necessária. Embora esta fase represente apenas uma pequena parte dos custos totais, constitui a base para todas as outras etapas do processo.

A fase mais significativa em termos de custos é o processo de front-end, no qual o circuito eletrónico é transferido para a bolacha. Este processo é efectuado em várias passagens, utilizando litografia, gravação, dopagem e polimento químico-mecânico. A litografia, em particular, é um fator-chave de custo e tecnologia. Dependendo da tecnologia utilizada - ultravioleta profundo (DUV) ou ultravioleta extremo (EUV) - os custos de investimento e de funcionamento variam consideravelmente. Embora a litografia EUV permita estruturas de dimensões mais reduzidas, requer máquinas no valor de até 300 milhões de dólares americanos. As análises de custos mostram que a litografia representa cerca de 25% dos custos totais de fabrico de circuitos integrados.

Após a estruturação, os chips são separados e embalados. Este processo inclui o corte em cubos, a ligação a um substrato de suporte e o encapsulamento final. Embora esta fase represente apenas cerca de 20% dos custos totais, envolve uma maior proporção de trabalho manual, o que a torna sensível às flutuações dos custos laborais.

O fabrico de circuitos integrados é de capital intensivo. Cerca de 75 % dos custos de arranque de uma instalação de produção são imputados aos investimentos em maquinaria. Para além dos sistemas de litografia, também se incluem os sistemas de deposição, gravação e limpeza. Os custos de material consistem em bolachas de silício de elevada pureza, fotoresistências, agentes de gravação e uma variedade de gases de processo. Os requisitos em termos de materiais e pureza aumentam, especialmente para estruturas de menor dimensão - o que tem um impacto direto nos custos.

Uma parte significativa, cerca de 35%, dos custos de produção de CI é imputável às despesas gerais. Estas incluem despesas com pessoal, energia, infra-estruturas de TI, garantia de qualidade e factores de localização. Especialmente em regiões com elevados custos de mão de obra e energia, estes factores têm um forte impacto nos custos unitários. Como é difícil uma atribuição direta a cada pastilha, os engenheiros de custos recorrem frequentemente a valores de referência específicos de cada local.

Para os engenheiros de custos, a análise completa do fabrico de CI fornece uma base sólida para identificar os factores de custo. A análise mostra que: Os processos front-end dominam a estrutura de custos, particularmente através da litografia e dos investimentos em equipamento. Um cálculo de custos preciso e baseado em dados requer um conhecimento técnico pormenorizado e a capacidade de avaliar as diferenças regionais e tecnológicas.

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Livro Branco: Cálculo ascendente de custos de circuitos integrados (PDF)

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