Semiconductor Cost Drivers - Transparência para engenheiros de custos no fabrico de semicondutores

Os circuitos integrados (CI) desempenham um papel central na paisagem eletrónica atual. A miniaturização crescente e a complexidade tecnológica dos semicondutores colocam enormes desafios aos engenheiros de custos. Analisar com precisão os "factores de custo dos semicondutores" é essencial para tomar decisões economicamente viáveis no desenvolvimento e na aquisição de produtos. A abordagem ascendente, em particular, fornece uma base fiável para a estimativa de custos.

Os principais blocos de custos na produção de semicondutores dividem-se em custos de material, custos de fabrico e despesas gerais. A produção inicial - o processo em que as estruturas dos circuitos são criadas na bolacha - é particularmente importante. Esta cadeia de processos inclui a litografia, a gravação, a implantação de iões e o polimento de superfícies. Em termos quantitativos, os processos front-end representam cerca de 80% dos custos totais de fabrico de circuitos integrados, sendo a litografia, por si só, responsável por cerca de 25% dos custos totais.

Um fator de custo dominante é o investimento necessário para os sistemas de litografia. As modernas máquinas de litografia EUV, que são necessárias para produzir as estruturas mais finas com dimensões inferiores a 7 nm, custam até 300 milhões de dólares por unidade. Em comparação, os preços dos sistemas DUV variam entre 50 e 100 milhões de dólares. A escolha da tecnologia de litografia tem, por conseguinte, uma influência decisiva na profundidade do processo e no compromisso de capital a longo prazo.

A utilização de materiais também desempenha um papel fundamental. O silício bruto, os produtos químicos de processamento, os gases especiais, os fotossensíveis e os conjuntos de máscaras constituem uma proporção significativa dos custos variáveis. Com os nós avançados, os requisitos de pureza e precisão aumentam drasticamente, o que conduz a preços mais elevados para os wafers e conjuntos de máscaras. No caso das máscaras, em particular, os custos podem rapidamente atingir vários milhões por projeto, dependendo do número de camadas e das tolerâncias.

As despesas gerais, que representam cerca de 35% dos custos totais, também não devem ser subestimadas. Estas incluem pessoal, infra-estruturas de TI, funcionamento de salas limpas, consumo de energia e serviços de apoio. Quanto mais complexo for o processo de fabrico, maior será a necessidade de pessoal especializado qualificado e de monitorização do processo - especialmente no caso de nós altamente desenvolvidos. Uma vez que as despesas gerais dependem muito da localização, é essencial efetuar uma avaliação comparativa com base em índices regionais.

Outro fator de custo resulta da utilização da fábrica e do tempo de produção. Uma vez que muitas etapas de produção são sequenciais e que as máquinas dispendiosas são utilizadas durante longos períodos de tempo, a depreciação deve ser distribuída com precisão pelo número de unidades produzidas. Assim, a duração do processo, o tempo de ciclo e a taxa de refugo influenciam diretamente os custos unitários de uma matriz.

Na área de back-end, que representa cerca de 20% dos custos de fabrico, a tónica é colocada na separação da bolacha, na sua ligação aos substratos e na moldagem do invólucro. Embora aqui seja necessário mais trabalho manual, a intensidade de capital é comparativamente baixa. No entanto, esta área não deve ser negligenciada no cálculo global.

Para os engenheiros de custos, isto significa Uma estimativa de custos realista requer um conhecimento profundo dos parâmetros tecnológicos e das condições económicas. Apenas aqueles que avaliam com precisão a influência da dimensão da estrutura, das quantidades, da tecnologia de produção e dos factores de localização podem fazer declarações fiáveis sobre o potencial de custos. O conhecimento dos mais importantes factores de custo dos semicondutores é, portanto, um contributo indispensável para a otimização dos custos dos produtos e para a estratégia de aquisição na indústria dos semicondutores.

Livro branco completo para referência:

Livro Branco - Cálculo do custo de circuitos integrados (PDF)

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