半导体制造的成本结构--成本工程师的透明视角

半导体制造的成本结构--成本工程师的透明视角

半导体元件日趋复杂和微型化，不仅提高了技术要求，也增加了对精确成本计算的需求。对于成本工程师来说，透明地了解和评估整个集成电路制造价值链（"半导体制造成本"）的关键成本驱动因素变得越来越重要。

集成电路 (IC) 的制造过程分为三个主要阶段：晶圆生产、前端和后端工序。虽然前端工序（尤其是光刻）占生产成本的大部分，但间接费用的正确分配在实际的总体成本核算中也起着关键作用。

硅片生产从制造单晶硅锭的 Czochralski 工艺开始。经过切割、研磨和清洗后，这些硅锭被转化为可用的硅片，成为集成电路的基础。即使是在这种情况下，成本也有很大差异，这取决于硅片的直径和纯度以及所需的技术节点。

在前端工艺中，电路被应用到晶片上。这需要经过几个步骤：氧化、涂层、曝光（光刻）、蚀刻、掺杂和抛光。光刻是成本最密集的单个工序，尤其是在使用先进节点（7 纳米以下）的超紫外线技术时。单台紫外曝光设备的成本可达 3 亿美元，因此是一项重大投资。因此，机器折旧是成本工程师在计算时必须仔细考虑的主要成本项目。

成本分析的另一个关键方面是材料成本。这不仅包括硅片，还包括化学工艺材料、气体、光刻胶和掩膜组，这些材料随着结构深度的增加而变得更加复杂和昂贵--就最先进的节点而言，每组材料的成本可达数百万美元。

后端工序包括分离芯片、将芯片粘贴到基板上、通过接线进行电气连接以及最终成型。尽管这部分成本只占总成本的 20%左右，但也不容小觑，尤其是在材料消耗和劳动力成本方面。

所开发的成本方法是基于对年产量为 1,000 万个、采用 BGA-416 外壳的 32 位微控制器进行的自下而上的计算。分析表明，前端工艺（包括晶片成本）约占总生产成本的 80%。在这 80% 的成本中，光刻成本约占 25%，另有 35% 的总成本属于管理费用，包括 IT、基础设施、能源、合格人员和清洁流程。这些费用在很大程度上取决于生产地点和生产工艺，因此航空或化工等类似高科技行业的基准通常可作为近似值。

因此，为了进行有效的成本估算，必须对资本和运营成本、材料消耗、周期时间和产量进行详细分析。成本工程师应始终考虑具体的框架条件，如生产地点、技术节点和产量，以获得稳健可靠的结果。只有这样，才能在采购、价格谈判和战略采购中做出有理有据的决策。

您可在此处访问白皮书全文：白皮书：集成电路成本计算 (PDF)

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