Podręcznik

Całkowity koszt jednego egzemplarza układu scalonego jest sumą dwóch składników: 

• \(K_{prod}\) – koszt wytworzenia jednego egzemplarza układu, jego montażu i testowania,
• \(K_{proj}\) – część kosztu zaprojektowania układu i przygotowania jego produkcji przypadająca na jeden wyprodukowany egzemplarz układu.

Teraz zajmiemy się pierwszym składnikiem kosztu: \(K_{prod}\). Drugi składnik \(K_{proj}\) będzie omawiany dalej.

Rysunek 4‑23. Wytwarzanie układu scalonego: faza A - wytworzenie struktur, testy ostrzowe i cięcie, faza B - montaż i testy końcowe

Proces wytworzenia gotowego układu scalonego można podzielić na dwie fazy, zilustrowane symbolicznie na rysunku 4-23. W pierwszej fazie (A na rysunku 4-23) płytki półprzewodnikowe przechodzą proces obróbki, w wyniku którego powstają na nich struktury układów scalonych. Wszystkie wytworzone struktury są kolejno poddawane testom zwanym testami ostrzowymi. Kontakt z elektrycznymi wyprowadzeniami każdej struktury na płytce zapewniają sprężyste ostrza. Automatyczny tester doprowadza do wejść sygnały testowe i bada prawidłowość sygnałów wyjściowych układu. Układy niesprawne są znakowane farbą, co pozwala je później odsortować i odrzucić. Dopiero po wykonaniu testów ostrzowych płytka jest cięta na poszczególne struktury. Struktury zakwalifikowane jako sprawne przechodzą do drugiej fazy (B na rysunku 4-23). Struktury są montowane w obudowach, a po montażu następują testy końcowe. W tych testach niektóre układy okazują się niesprawne mimo przejścia przez testy ostrzowe. Zmontowane układy mogą okazać się niesprawne z dwóch powodów. Po pierwsze, testy ostrzowe nie zawsze pozwalają zbadać dostatecznie dokładnie działanie układu. Po drugie, układ może ulec uszkodzeniu w trakcie montażu lub też montaż może być wykonany wadliwie.

Załóżmy, że partia produkcyjna układów scalonych składa się z \(L_p\) płytek o powierzchni \(A_p\) każda. Załóżmy, że na tych płytkach wytwarzany jest układ scalony o powierzchni \(A_u\). Oznacza to, że (w uproszeczeniu) całkowita liczba struktur układów \(N_u\), które zostaną wyprodukowane, wynosi

Z tych struktur część odpadnie w testach ostrzowych, pozostanie \(N_{so}\) struktur, które zakwalifikowane zostały jako sprawne w testach ostrzowych. Stosunek \({N_{so}}/{N_u}\) nazwiemy uzyskiem produkcyjnym \(u_p\). Dla dobrze zaprojektowanych układów produkowanych w dojrzałym procesie produkcyjnym powinien on być bliski 1, ale w praktyce nigdy tej wartości nie osiąga.

Struktury zakwalifikowane jako sprawne, w liczbie równej \(N_{so}\), zostaną zmontowane w obudowach, po czym po testach końcowych pozostanie z nich \(N_{su}\) gotowych, sprawnych układów. Stosunek \({N_{su}}/{N_{so}\ }\) nazwiemy uzyskiem montażu \(u_m\). 

Ostatecznie, z początkowej liczby \(N_u\) pozostanie \(N_{su}\) sprawnych układów. Stosunek \({N_{su}}/{N_u\ }\) nazwiemy uzyskiem ostatecznym \(u\). Jest on iloczynem uzysków produkcyjnego i montażowego i w praktyce zawsze jest mniejszy od jedności.

Niech koszt wykonania wszystkich operacji technologicznych wykonywanych w fazie A, dla jednej partii produkcyjnej złożonej z \(L_p\) płytek, wynosi \(K_A\). Koszt ten jest dla danej technologii praktycznie stały, nie zależy od liczby płytek w partii produkcyjnej ani od liczby i rodzaju układów wykonywanych na tych płytkach. Dalsze operacje - montaż i testy końcowe - są wykonywane na każdej strukturze osobno. Dlatego ich koszt jest wprost proporcjonalny do liczby tych struktur. Niech dla jednej struktury wynosi on \(k_s\). Koszt ten jest w pierwszym przybliżeniu proporcjonalny do liczby wyprowadzeń układu scalonego, bowiem od tej liczby zależy zarówno koszt obudowy, jak i pracochłonność montażu oraz testowania.

Możemy już teraz policzyć, ile kosztuje wyprodukowanie jednego sprawnego układu scalonego. Koszt \(k_s\) należy pomnożyć przez liczbę układów poddanych montażowi i testom końcowym \(N_{so}\), zsumować z kosztem \(K_A\), a następnie sumę tę podzielić przez liczbę gotowych sprawnych układów \(N_{su}\). Łącząc równania 4-1 do 4-4 otrzymujemy następującą zależność określającą całkowity koszt \(K_{prod}\) wytworzenia jednego sprawnego układu:

Ze wzoru 4-5 widać, że:

• koszt wytworzenia jednego egzemplarza układu scalonego składa się z dwóch składników: jeden z nich \((k_s)\) jest w przybliżeniu proporcjonalny do liczby zewnętrznych wyprowadzeń układu, drugi do jego powierzchni \(A_u\), przy czym proporcje tych składników mogą być różne,
• układ jest tym droższy, im niższe są uzyski: produkcyjny \(u_p\) i montażu \(u_m\).