集成电路制造成本细目


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集成电路制造成本细目

集成电路(IC)的生产是一个高度复杂的资本密集型过程,对技术精度、材料质量和基础设施条件都有相当高的要求。对于成本工程师来说,必须详细了解集成电路生产的各个成本组成部分,以便进行透明的计算,并在战略采购和成本管理方面做出有理有据的决策。

集成电路生产分为三个主要流程:晶圆生产、前端加工和后端加工。特别是前端加工,即在硅片上进行电路布局,占总成本的最大份额。根据白皮书中自下而上的计算,前端工艺约占 生产成本的 80% 光刻工艺就占总成本的约 25% --这是一个重要的成本驱动因素,对技术和资金都提出了很高的要求。

硅片的生产始于 Czochralski 工艺,该工艺将高纯度硅熔化并拉成单晶体。然后将硅锭切割成薄片,再进行化学和机械加工。即使在这一阶段,成本也会受到材料质量、机器投资和工艺参数的影响。这就需要高精度的系统,购买成本可能高达几百万美元。

光刻技术在前端工艺中起着核心作用。结构图案的分辨率在很大程度上取决于所使用的光源。虽然 DUV(深紫外光)光刻技术对于许多标准集成电路来说已经足够,但现代高性能芯片的制造越来越需要使用 EUV(极紫外光)技术。EUV 系统由 ASML 独家生产, 每台成本高达 3 亿美元,因此大大增加了投资成本。

另一个关键的成本因素是材料成本,尤其是晶片、化学品、气体和光掩膜。光掩膜的层数越多、公差越小,结构尺寸越大,成本就越高。一套光罩的总成本可达几百万美元。要确定每个芯片的确切材料成本非常困难,因为这在很大程度上取决于产量、缺陷密度和所用的工艺参数。

管理费用是一个经常被低估但却非常重要的成本项目。其中包括洁净室维护、能源供应、IT 基础设施、间接劳动力和一般管理成本。由于需要额外的质量和流程控制,管理费用会大幅增加,尤其是在采用先进制造技术的情况下。地区选址评估的基准(如美国与台湾)对于进行切合实际的计算至关重要。

后端工序,如芯片分离、电气接触和外壳设计,约占 集成电路生产总成本的 20%。尽管与前端工序相比,后端工序的复杂程度较低,但这些工序需要特定的材料、精确的机器引导,有时还需要人工操作,这反过来又会影响成本。

总之,要获得可靠的集成电路制造成本细目,需要进行全面的自下而上的分析。其中应包括投资成本、材料成本、工艺参数以及地区和技术特点。对于成本工程师来说,这种方法是确定成本动因的基础,并将其纳入基准、价格谈判或 "买或不买 "的决策中(无需明确指出)。

📄 您可在此处查看白皮书全文:

白皮书:集成电路的成本计算 (PDF)

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