La stima dei costi nei dispositivi elettronici. Elettronica L Dispense del corso

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1 La stima dei costi nei dispositivi elettronici Elettronica L Dispense del corso

2 Sommario Stima dei costi Modello di costo DFx Design for Assembly/Manufacturability Curva di apprendimento

3 Stima dei costi (I) Basilare per la gestione del budget di produzione e delle prestazioni aziendali Basata sulla lista dei componenti (BOM) Riflette i costi fissi rilevati da - Fornitori di componenti - Operazioni di produzione

4 Stima dei costi (II) Una stima accurata richiede - Competenze in molteplici discipline elettronica, meccanica, automazione, packaging - Conoscenza del prodotto - Informazioni dettagliate passi di processo, materiali, componenti, distribuzione - Tempo

5 Stima dei costi (III) Process design Circuit design Layout design Wafer fabrication Circuit probe Packaging Final test Product shipping Data Cost Estimate Materiali, droganti,... IP, librerie software,... Area, volume,... Fabbricabilità, resa,... Prestazioni, potenza,... Bonding, isolamento,... Efficienza, dissipazione

6 Stima dei costi (IV) Competenze già presenti in azienda talvolta in settori separati, non comunicanti fra loro Necessario un sistema di raccolta dei dati meglio se automatico e basato su software Accentrare le informazioni sul prodotto Renderle fruibili a tutti i settori aziendali process design, circuit design, layout design...

7 Modello di costo (I) Procedura di natura euristica Impiegato quando la stima dei costi richiede - Troppo tempo - Budget troppo alto - Informazioni troppo dettagliate Introduce un imprecisione nella stima - Dipendente dal settore di mercato - Sufficiente a fornire indicazioni realistiche

8 Modello di costo (II) Applicabile fin dalle fasi iniziali - Progettazione - Studio dei trade-off - Analisi di competitività Non richiede l analisi completa del prodotto Assunzioni sul comportamento di variabili costi di sviluppo, volumi di produzione, andamento della curva di resa, rapporto tra domanda e offerta...

9 Modello di costo (III) Presenti due filosofie di approccio - Tracciatura delle fluttuazioni a breve termine delle variabili di produzione - Enfatizzazione della comparabilità a lungo termine all interno delle singole famiglie di prodotti Necessario l uso combinato del modello di costo e curva di apprendimento per trattare i problemi delle produzioni su vasta scala

10 Portelligent Cost Model (I) Produce risultati sotto forma di BOM (2) - Favorisce la verifica delle assunzioni effettuate - Permette di aggiornare il modello qualora siano disponibili informazioni più dettagliate sul prodotto Scompone il costo del sistema in categorie - Sottosistema elettronico - Sottosistema meccanico - Assemblaggio (2) BOM: Bill of Materials

11 Portelligent Cost Model (II) Creazione della lista delle parti elettroniche ASIC, FPGA, DSP, comp. discreti, connettori, display... Identificazione degli attributi fondamentali area, spaziatura, numero di pin, package, produttore, prezzo unitario, prezzo stimato di posizionamento... Stima del costo dei sottosistemi intergrati area dei chip, densità dei difetti, resa, margini di profitto... Stima del costo dei sottosistemi discreti complessità delle connessioni, numero di layer, via,...

12 Portelligent Cost Model (III) Creazione della lista delle parti meccaniche contenitori, bloccaggi, antenne, batterie, dissipatori... Identificazione degli attributi fondamentali area, volume, materiali, gradi di libertà, flessibilità, prezzo unitario, prezzo stimato di asseblaggio... Stima del costo dei singoli sottosistemi DFA (3), DFM (4), dati industriali, materie prime... Evidenziazione dei passi di produzione non necessari od ottimizzabili (3) DFA: Design for Assembly; (4) DFM: Design for Manufacturability

13 Design for Manufacturability (I) Insieme di procedure mirate a garantire la realizzabilità di un progetto con gli strumenti posseduti da una struttura di produzione Coinvolge molteplici fasi di produzione - Progettazione - Fabbricazione - Assemblaggio - Test

14 Design for Manufacturability (II) Apporta un miglioramento nell efficienza di produzione Richiede la conoscenza di dati accurati, affidabili, aggiornati relativi al completo processo di produzione Fornisce informazioni supplettive ai tools di progettazione (CAD/CAE) per consentire l integrazione dei vincoli di realizzabilità

15 Design for Manufacturability (III) Product DFM - Concerne la progettazione di circuiti e sistemi - Richiede passi di produzione ben definiti Process DFM - Concerne la definizione di passi di produzione (processi chimici, meccanici, energetici...) - Richiede la conoscenza dei costi di avviamento e di gestione delle strutture di produzione

16 Design for Manufacturability (IV) Process design Circuit design Layout design Wafer fabrication Circuit probe Packaging Final test Product shipping Data Fabrication DFM - Ottimizza il progetto di un IC per garantirne la realizzabilità fisica e aumentare la resa - Necessita di misure di tipo fisico/elettrico sia durante che dopo la realizzazione dell IC - Richiede l inserimento nel wafer di strutture di test ad-hoc

17 Design for Manufacturability (V) Process design Circuit design Layout design Wafer fabrication Circuit probe Packaging Final test Product shipping Data Probing DFM - Ottimizza il progetto di un IC per facilitare la verifica dei parametri elettrici - Necessita di misure di tipo elettrico sia durante che dopo la realizzazione dell IC - Richiede l inserimento di strutture di test ad-hoc per ciascuna delle fasi

18 Design for Manufacturability (VI) Process design Circuit design Layout design Wafer fabrication Circuit probe Packaging Final test Product shipping Data Assembly DFM - Ottimizza il progetto di un IC per migliorare la fase di assemblaggio e packaging del sistema - Necessita di informazioni di natura geometrica, termica e meccanica - Richiede programmi di simulazione e modeling per verificare l impatto sulle prestazioni

19 Design for Manufacturability (VII) Process design Circuit design Layout design Wafer fabrication Circuit probe Packaging Final test Product shipping Data Reliability DFM - Ottimizza il progetto di un IC per migliorare la affidabilità del sistema - Riguarda tutte le fasi di realizzazione del sistema - Richiede sistemi di test per stabilire la vita media del sistema - Aumentando la resa di produzione, comporta una riduzione dei costi

20 Boothroyd Dewhurst PCB/DFA (I) Inizializzazione - Selezione componenti a partire dallo schematico - Selezione delle caratteristiche della scheda dimensioni, spessore, tecnologia, funzione elettronica... - Possibilità di specificare ulteriori dettagli tipo di package, metodo di saldatura, posizionamento... Stima iniziale di costo e producibilità necessità di hardware aggiuntivo, costo assemblaggio, dimensioni scheda, densità dei componenti

21 Boothroyd Dewhurst PCB/DFA (II) Inserimento dettagli - Sostituzione del tipo di package o saldatura - Dimensione dei pannelli e numero di schede - Operazioni secondarie di assemblaggio pulitura, testing, rivestimento, isolamento... Stima finale di costo e producibilità proposte di costo per differenti metodi di posizionamento, costi di revisione, costo complessivo di produzione

22 Boothroyd Dewhurst PCB/DFA (III) Strumento utile per - Supportare decisioni in fase di pianificazione - Integrare progettazione e produzione - Valutare la difficoltà di assemblaggio - Stimare i costi di produzione - Giudicare prodotti esistenti

23 Curva di apprendimento (I) Metodi di stima dei costi non affidabili nel prevedere i costi delle produzioni su vasta scala Decrescita del prezzo del prodotto all aumentare del numero delle unità prodotte Necessità di introdurre strumenti capaci di seguire il naturale andamento dei costi

24 Curva di apprendimento (II) Il costo necessario per produrre un unità di determinato bene decresce di un fattore caratteristico con il raddoppiare del numero di unità prodotte. K(2n) = Re K(n) dove Re viene detto Tasso di Apprendimento; si ricava inoltre K(n) = n b K(1) con K(1) prezzo della prima unità prodotta. b = log 2 (Re)

25 Curva di apprendimento (III) Stima del costo possibile noti il tasso di apprendimento ed il costo della prima unità Tasso di apprendimento stimabile dai dati di produzione di altri beni della stessa tipologia Costo della prima unità tipicamente soggetto a notevoli variazioni di prezzo Modelli di costo utili per stimare il prezzo dopo le prime 50k unità.

26 Curva di apprendimento (IV) Più conveniente utilizzare un altra formula K(n 2 ) = K(n 1 ) (n 2 /n 1 ) b Permette di basare le stime su dati più stabili b = log 2 (K(n 2 )/K(n 1 )) / log 2 (n 2 /n 1 ) Re = 2 b

27 Curva di apprendimento (V) Lettore MP3 portatile - Stima di costo: $50 - Costo unitario dopo 20k unità: $58 - Costo unitario dopo 120k unità: $42 b = log 2 (42/58) / log 2 (120k/20k) = Re = = 88% K(50k) = K(20k) (50k/20k) = $49