IC üretiminde maliyet yapısı: Maliyet mühendisleri için içgörü

Entegre devrelerin (IC) üretimi, son derece yüksek yatırımlar, teknik hassasiyet ve çok sayıda kimyasal ve fiziksel işlem adımıyla karakterize edilen karmaşık bir süreçtir. Maliyet mühendislerinin sağlam temellere dayanan maliyet hesaplamaları ve ekonomik analizler yapabilmeleri için bu süreçler hakkında derin bir anlayış geliştirmeleri çok önemlidir.

IC üretiminin merkezinde üç ana aşama vardır: Wafer üretimi, ön uç süreci ve arka uç süreci. Bu adımların her biri, genel hesaplamaya önemli ölçüde katkıda bulunan belirli maliyet faktörlerini barındırır.

Üretim, Czochralski süreci kullanılarak büyütülen monokristal silikon külçelerden silikon gofretlerin üretilmesiyle başlar. Daha sonraki işlemler - kesme, parlatma ve temizleme - gerekli yüzey kalitesini sağlar. Bu aşama toplam maliyetlerin yalnızca küçük bir kısmını oluştursa da, diğer tüm işlem adımları için temel oluşturur.

Maliyet açısından en önemli aşama, elektronik devrenin yonga plakasına aktarıldığı ön uç işlemidir. Bu işlem litografi, aşındırma, doping ve kimyasal-mekanik parlatma kullanılarak birkaç geçişte gerçekleşir. Özellikle litografi önemli bir maliyet ve teknoloji faktörüdür. Kullanılan teknolojiye bağlı olarak - derin ultraviyole (DUV) veya aşırı ultraviyole (EUV) - yatırım ve işletme maliyetleri önemli ölçüde değişmektedir. EUV litografi daha küçük yapı boyutlarını mümkün kılsa da, 300 milyon ABD dolarına varan makineler gerektirmektedir. Maliyet analizleri, litografinin toplam IC üretim maliyetlerinin yaklaşık %25'ini oluşturduğunu göstermektedir.

Yapılandırmadan sonra çipler ayrılır ve paketlenir. Bu süreç küplere ayırma, taşıyıcı bir alt tabakaya yapıştırma ve son kapsüllemeyi içerir. Bu aşama toplam maliyetlerin sadece yaklaşık %20'sini oluştursa da, daha yüksek oranda el emeği içerdiğinden işçilik maliyetlerindeki dalgalanmalara karşı hassastır.

IC üretimi sermaye yoğundur. Bir üretim tesisinin kurulum maliyetlerinin yaklaşık %75'ini makine yatırımları oluşturmaktadır. Litografi sistemlerinin yanı sıra biriktirme, aşındırma ve temizleme sistemleri de buna dahildir. Malzeme maliyetleri yüksek saflıkta silikon gofretler, fotorezistler, aşındırma maddeleri ve çeşitli proses gazlarından oluşmaktadır. Malzeme ve saflık gereksinimleri, özellikle daha küçük yapı boyutları için artmaktadır - bu da maliyetler üzerinde doğrudan bir etkiye sahiptir.

IC üretim maliyetlerinin yaklaşık %35 gibi önemli bir kısmı genel giderlerden kaynaklanmaktadır. Bunlar personel, enerji, BT altyapısı, kalite güvencesi ve konum faktörleri için yapılan harcamaları içerir. Özellikle işçilik ve enerji maliyetlerinin yüksek olduğu bölgelerde bu faktörlerin birim maliyetler üzerinde güçlü bir etkisi vardır. Tek tek çiplere doğrudan bir tahsisat yapmak zor olduğundan, maliyet mühendisleri genellikle konuma özgü kıyaslama değerlerine başvururlar.

Maliyet mühendisleri için IC üretiminin eksiksiz analizi, maliyet etkenlerini belirlemek için sağlam bir temel sağlar. Analiz şunu göstermektedir: Ön uç süreçler, özellikle litografi ve ekipman yatırımları yoluyla maliyet yapısına hakimdir. Kesin, veriye dayalı bir maliyet hesaplaması, ayrıntılı bir teknik anlayış ve bölgesel ve teknolojik farklılıkları değerlendirme becerisi gerektirir.

📄 Beyaz Kitap İndir:

Teknik Doküman: Entegre Devrelerin Aşağıdan Yukarıya Maliyet Hesaplaması (PDF)

‍