SLP在半導體測試車間布局中的應用與發展

2023-01-13 22:12:05 字數 4344 閱讀 7997

半導體製造過程的特殊性為其製造車間的設施布局帶來了特殊性。

這首先是由於半導體製造過程中需要使用大量的液體(化學藥品和純淨水)和氣體(它們的品種可達一百種以上)。這些氣體和液體都是由布置在車間下層的、對應於不同工作效能機台的各種氣體、液體輸送及**管道來提供**和**的。此外,還有各種用於電力、氣動力、照明、控制、通訊等目的的電氣管線,它們均與作業層的各種機台一一對應,佈線極為複雜,而且牽一髮而動全身;一旦作業層的機台位置發生變動,就會相應地引起各種管道、管線、支管、支線的變動。

所以,現今半導體車間裡的裝置布局一經確定一般不會再有大的改變。

其次,半導體製造機臺極為昂貴(不少裝置價值高達幾百萬美元),並且效能極為精密,因此,對工作條件要求比較苛刻。對這類裝置的位置移動,除可能造成裝置損壞外,而且由於位置的改變所必須對裝置的重新調整,也會造**力、物力和財力上的很大損失。

第三,由於半導體製造過程中,矽圓片對潔淨度的要求有著極為苛刻的要求,因此需要儘量減少其與外界接觸的時間。而如果由於設施布置不合理,就很容易造成物料搬運時間增加,這一方面會增加wip(work in process)數,降低勞動生產率;另一方面,也會增加晶圓片暴露在空氣中的時間,也就會加大其被汙染的可能性,這又將直接導致良率的降低。

此外,半導體製造是由某些主要工序如氧化、光刻和摻雜等多次重複而成,要經過300個以上的操作步驟並且要多次經過同一機台的加工才能完成,物料搬運所需的時間和費用都是十分可觀。

以上幾點正是半導體製造廠要求有專業的工業工程師做設施布置,使之更為合理、有效的原因。再加上半導體產業是在乙個快速增長並且是週期性變化的市場中運作的,企業要想生存,必須在乙個可接受的製造週期下有足夠高的產量。建廠設計階段的設施規劃布局和物料搬運系統決定了投產以後的製造週期和產量,為了尋求生產系統的最優執行效果,必須在系統設計時就優化其布置方案。

半導體裝置布局一般按照以下原則來進行:

1) 要按車間分工確定的車間生產綱領和生產型別為依據,確定車間的生產組織形式和裝置布局的形式。

2) 要求工藝流程通順,物料搬運短捷方便,避免往返交叉。

3) 要根據工藝流程選擇適當的建築形式,採用適當的高度、跨度、柱距,配備適當等級的起重運輸裝置,充分利用建築物的空間。

4) 要對車間的所有組成部分,包括機器、工作位置、毛坯與零件存放地、檢驗試驗用地、輔助部門、通道、公用管線、辦公室、生活衛生設施等,合理區劃和協調配置。

5) 為工人創造安全、舒適的工作環境,使採光、照明、通風、採暖、防塵、防噪音等具有良好的條件,將工位器具設在合適的部位,便於工人完成作業。

6) 具備適當生產變化的柔性。

在進行具體布局的過程中,以前,不同的工藝裝置都放置在同乙個車間,或者把相關工藝的裝置擺放在一起,比如把所有的防濕工作台和蝕刻系統放在一起,這樣雖然有利於改進工作量的平衡和裝置的生產率,但這種緊密擺放的方法容易因為晶圓片需要在各工序之間傳送很長的距離而導致生產週期的延長。

近年來,在半導體製造業中大多數已在投產使用的8 英吋晶圓製造車間和那些為將來投產使用設計的12 英吋晶圓製造車間採用隔間的布局構造。在這種方式中,車間被分為許多隔間來放置工藝裝置,通常每個隔間都放置一批相同的裝置,比如在光刻區放置的都是**機。在每個隔間中都設有緩衝區,可以存放等待加工的晶圓片。

由於製造過程中需要大量的氣體和液體來氧化和清洗晶圓片,車間一般都分為兩層,上層放置裝置,晶圓片的緩衝區等;下層為各種氣體、液體輸送及**管道,此外還有電力、照明、控制、通訊等各種電氣管線。

在8 英吋和12 英吋的晶圓製造車間中存在其他更優的布局策略,並且具有諸多優點:

1) 有利於裝置的操作和維護,並能為將來裝置的新增提供一定的空間;

2) 因為每個隔間都有自己的緩衝區,所以裝置利用和相對庫存都能夠達到最優,從而減小生產週期;

3) 隔間布局能較好的滿足了由於不同的工藝對設施提出的獨特的要求;比如光刻區需要隔震等。

本公司的產品工藝流程主要分為前道和後道,前道稱之為封裝車間,後道稱之為測試車間。公司產品的生產從圓片的加工開始。封裝前道主要完成刻蝕、劃片、裝片、鍵合、密封等工序。

對於一般的半導體車間來說,測試後道主要完成產品的測試、打標、包裝。但是,本公司的產品有其特殊性,測試車間除了以上提到的幾個工序之外,還有一些特殊的工序。在表2-1 中,我們列出了所有的工序,並作了簡單的介紹。

表 3-1測試車間工序列表

在以上的工序列表中,有不少工序需要恆溫恆濕的環境要求,有的工序裝置需要各種氣體以及真空、壓縮空氣、純淨水等等。

因此,為了滿足以上要求,測試間內的部分區域需要各種管道系統,他們是:

1) 大型的空調系統,

2) 複雜的管路系統,包括純水、真空、壓縮空氣、各種氣體、排風管道;

3) 電力系統:電箱、電櫃、匯流排等等;

4) esd 迴路;

5) 照明;

6) 消防實施;

除了以上與裝置有關的實施外,為了生產組織的需要,還需要考慮以下內容:

1) 物料搬運系統;

2) 生產看板;各種型別的看板;

3) erp 網路系統;

4) 考勤與門禁系統;

5) 管理人員、維修人員工作區域設施;

6) 現場 5s 設施等等。

slp 最初主要應用於工廠設計領域,根據richard muthe:提出的系統布置設計,把產品p、產量q、生產路線r,輔助服務部門s 以及生產時間安排t 作為給定的基本要素,作為布置設計工作的基本出發點。

在車間設施布局中,產品 p 是slp 設計要考慮的基本要素之一,這是因為產品設計所要求的材料、工藝要求等方面決定了產品生產的加工工序和物流量。而在半導體車間設施布局過程中,生產的目標物件產品是晶元,自然成為slp 的基本要素之一,因為產品的種類以及產量直接決定了車間各工序的生產能力需求,而能力需求決定了裝置需求量、物流需求量、面積需求量,各種配套設施的能力需求、甚至人力需求,水、電、氣等等[1]。因此物流物件p 成為運用slp 規劃車間布局的基本要素之一,而且應該是第一要素。

那麼,具體到本案的產品來說,如何來認識呢?

到目前為止,公司的產品一共有200 多種,我們不大可能對每一種產品分別制定計畫與方案,這樣做顯然效率太低,而且會有大量的重複工作產生,這個矛盾只能通過將產品分類形成產品族類來解決。那麼這麼多產品將如何分類呢?大概有以下幾種方法:

1) 按照產品生命週期分類:

表 3-1m公司產品生命週期分類表

從表3-1 列出的產品的生命週期分類上,我們可以看出,針對處在不同生命週期的產品,我們車間布置的關注度是不同的。在此,我們主要關注小批量生產和處在成熟期的產品,因為他們有看得見的銷售計畫,是目前我們能賺得到的錢,必須要完成的生產計畫。

2) 按照產品效能特徵來分類:

從產品的各種特性效能,用一些關鍵的特性指標,我們可以把產品進行分類,這些指標比如:靈敏度、工作電壓、工作溫度等等,大抵上可以分成汽車類、普通工業類、消費類。

3) 按照設計版本分類:

按照設計的過程先後版本也可以進行分類,這樣,加速度產品就可以分成2g、2g lc、3g、3glp、sf6、iic、super thin、3g lc、tri-axis 等等。

4) 按照工藝過程進行分類:

按照產品工藝過程把產品進行分類,按照工藝過程的不同,我們把加速度產品分成9大類,他們分別是2g3g、3125、2312、7150v、7250vf、7250vw、iic、jv、tri-axis。按照工藝過程進行的產品分類將是我們關注的重點,我們車間的布局資料就從這9 大類產品開始產生。

有了產品的分類,以及關注重點,接下來我們需要考慮的就是量的問題了。

產量q 是運用slp 進行車間布置設計的第二個基本要素,而產量q 的大小直接決定了生產型別。不同的生產型別對材料**、裝置布置、成品物流等的要求是不相同的,因此產量q 也會對布置結果產生重大影響。同樣,在對半導體測試車間進行slp 布置時,產量q,即車間每月各種產品的出貨量既從一定程度上決定著各工序的能力大小,又直接決定著基建、執行、維護等等成本。

因此,產量q 是slp 布置測試車間的第二個基本要素。通常,產量q 可以從哪些方面得到呢?一般來自於市場**,即年度的銷售計畫。

市場**通常有以下兩種方法[2]:

1.指數平滑法

指數平滑法是一種對物流量進行短期預側的很有效的方法,它只需要得到很小的資料量就可以連續使用。當**資料發生根本性變化時,指數平滑法還可以進行自我修正。其數學表示式為:

(3.1)

式中:t-本期時間

α-指數平滑係數

at-第t期實際需求值

ft-第t期**值

ft+1-第t+1期**值

在實際應用中,初始化資料的數量至少要比歷史統計資料的乙個週期長度多兩個。fo通常取上一週期資料的平均數,a。取上一週期的最後乙個資料。

在選擇指數平滑係數時,需要一定程度的主觀判斷。a 值越大,對近期需求情況給的權重越大,模型就能越快的對時間序列的變化做出反應。但a 過大可能使得**會跟蹤時間序列隨即波動,而不是根本性變化。

a 值越小,**未來需求時給需求歷史資料越大,在反應需求水平根本性變化時需要的時滯就越長。如果a 值很低,**結果的變化會非常平穩,不太會受時間序列隨機因素的嚴重干擾。

軟體測試技術在商務管理系統中的應用

摘要 隨著軟體產業的發展,軟體測試已經成為軟體工程的重要部分。對軟體測試技術的研究與應用也成為人們關注的課題。本文以某酒店商務管理系統為例,以測試計畫 測試分析的形式,介紹軟體測試技術的原理 方法 過程以及如何應用軟體測試技術測試軟體。關鍵詞 軟體測試 資訊系統 白盒測試 黑盒測試 隨著人們對軟體產...

壓力測試在金融風險管理中的應用研究

摘要 近年來壓力測試因其衡量金融危機等極端環境下風險的特性在金融風險管理中發揮著越來越重要的作用,成為var等傳統模型的重要補充。本文總結了國內外壓力測試進展 壓力測試的定義 過程方法及優缺點,從而對壓力測試在金融風險管理中的應用提出建議。關鍵詞 壓力測試 厚尾事件 敏感性分析 情景分析1 研究背景...

蒙特卡羅方法在黑盒測試用例生成中的應用

應用技 太原科技 年第 期 蚴觸 廈 腳 善 蠢鰱 囂辯簦謄瓣 菪 爹巍露囂 囂 囂粕囂囂巍 舞 瓣 囂 善霧贛 文章編號 李路軍,謝彥峰 蘭州交通大學電子與資訊工程學院,甘肅蘭州 摘要 測試用例的生成方法是軟體測試技術研究的核心內容,利用蒙特卡羅方法自動產生隨機數並將其對映到測試用例的輸入域上。可...