集成电路成本计算 是成本工程师面临的一个主要挑战,因为集成电路(IC)的价格结构很少公开,同时又对电子产品的总成本有重大影响。鉴于对功能、性能和微型化的要求越来越高,要想在产品成本优化方面做出有理有据的决策,就必须全面了解集成电路的制造成本。
集成电路的生产主要包括三个主要工序:晶片生产、前端工序和后端工序。其中每个步骤都涉及具体的投资和运营成本,必须精确记录,作为完整成本计算的一部分。硅片生产从 Czochralski 工艺开始,在该工艺中,高纯度硅被制成单晶体,然后被切割成薄硅片。这里已经产生了第一批重要成本,特别是在材料采购、能源消耗和工艺控制方面。
在前端工艺中,电路结构被转移到晶片表面。光刻技术的成本尤其高昂,因为它决定了最精细的结构,因此对技术节点有重大影响。DUV 光刻系统和越来越多的 EUV 光刻系统代表着相当大的投资--仅 EUV 系统的成本就高达 3 亿美元。由于其复杂性,光刻技术不仅是集成电路生产的技术瓶颈,也是经济瓶颈。
结构设计完成后,后端工序就开始了,包括模具的分离、连接和包装。尽管自动化程度低于前端工序,但这一步骤的成本约占总生产成本的 20%,其中主要是材料和劳动力成本。
集成电路成本计算的一种方法是自下而上的成本计算。这种方法考虑了生产链上的所有直接和间接成本。除了显而易见的材料和加工成本外,机器折旧、生产吞吐时间和投资成本也包括在计算范围内。需要强调的是,仅间接成本(包括开发、质量保证和管理方面的间接成本)就占集成电路制造总成本的 35% 左右。这部分成本在很大程度上取决于生产地点和技术,这清楚地表明了地区基准对计算准确性的重要性。
另一个成本驱动因素是集成电路设计本身的复杂性。更高的时钟频率、更大的内存区域和更多的处理器内核会增大芯片尺寸,并要求更小的结构宽度,这反过来又需要更昂贵的制造工艺。所用材料,如光刻胶、特殊气体和超纯水,也必须详细纳入成本计算,因为它们会导致可观的可变运营成本。
自下而上法为成本工程师评估集成电路成本提供了极为精确的工具。它不仅能确定成本动因,还能为有充分依据的价格谈判和战略采购决策提供支持。需要注意的是,精确的 集成电路成本计算 包括大量的技术参数、地区因素和市场数据,仔细分析这些因素是获得现实可靠的成本结构的关键。
📄 白皮书全文链接:White_Paper_Cost_Calculation_Integrated_Circuits.pdf