晶圆制造中交货率提升的方法-研究

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1、万方数据年的18条发展到2011年的66条，最大晶圆加工尺寸从2002年的8英寸提升到12英寸。已建成12英寸线6条，8英寸生产线16条，6英寸生产线18条，5英寸生产线9条，4英寸17条。从技术层面上看，晶圆制造最细线条已由2002年的0．18微米(主流为0．8--0．5微米)提升到2011年的90纳米工艺实现大规模量产，65纳米工艺成功投产，55纳米工艺产品开始流片，40—45纳米12英寸生产线具备量产条件。在特色工艺上，国内的代工厂生产线已经能够生产数模混合、射频、BCD，VDMOS、IGBT等产品。1

2、．2研究的目的及意义随着半导体制造业近十年来的高速发展，半导体产品的生命周期持续缩短、产品利润率持续下降也是不可争辩的事实。随着越来越多的半导体制造公司的涌现，使得市场竞争变得非常的激烈，对于产品技术尚未处在垄断地位的中国半导体制造企业来说，保证产品的按时交货、降低产品的生产制造周期、并且最大限度地提高产品的利润率是企业赢得市场的关键。对于半导体晶圆制造生产管理的持续优化也显得日趋重要。其中，因为延迟交货所导致客户减少或取消订单，甚至产生高额的违约金赔偿是任何企业都不愿看到的，这又使得保证产品的按时交货显得尤

3、为重要。因此基于晶圆制造生产线的相关建模与按时交货率指标优化的研究具有深刻的理论意义和广泛的应用前景。1．3主要研究方法和研究路线本文基于6英寸半导体晶圆制造系统(SemiconductorWaferFabricationSystem)平台，将瓶颈资源产能(含产能分配)及生产流通周期作为优化按时交货率指标的两个核心因素，先从研究影响按时交货率的生产流通周期入手，根据生产流通周期与在制品、瓶颈产能通量三者问的关系式：CycleTime-丽WIP(1．1)可以得知降低在制品WIP或者提升产能通量都可以起到降低生产

4、流通周期的目的，但是对于瓶颈资源来说降低在制品会带来很大的风险，因为瓶颈资源产能决定了整个系统的产出能力，一旦瓶颈资源出现空闲那么整个系统的产出能力也随之降低。故对于瓶颈资源，我们把改善方向放在有效提升产能通量上且需要进一步优化瓶颈段的做片分配。而对于非瓶颈资源，提升产能通量的意义不大，因为现有的产能通量已经存在一定的富余，再提升只会增加额外的成本。根据生产流万方数据埔周期由等待时问、暂停时问、做片时间构成的关系式：CycleTime=Wafl(Hold)Eme十RunningTime(12)我们选择把非瓶颈

5、资源的改善方向放在有效缩短在制品的等待时问上。为了使上述的优化策略得以顺利歼展，关键点是要能正确把握生产线的瓶颈资源与非瓶颈资源，因此如何准确建立晶圆制造产能计算模型上也是本文重要的研究内容之一。最后笔者根据产能模型计算所得到的生产线各设备组的负载情况，结合处理大规模复杂系统常用的分解方法，对高负载设备(瓶颈资源)运H{约束管理(TOC)等理论开展产能及设备综合效率的持续改善提升，继而研究和选择使瓶颈资源产能进一步提升的调度策略来设法降低系统生产周期，同时对瓶颈资源的做片分配方式进行优化采保证交货期。对于低负

6、载设备(非瓶颈资源)，研究选择了最大限度缩短非瓶颈段在制品平均等待时间的组台调度策略，加速了在制品向瓶颈段的转移，通过优化在制品的分布起到提升瓶颈段做片连批率的作用．从而问接提升了瓶颈资源的产能。晟终实现了按时交货率指标的改善。本文的主要研究路线如图12所示：图12论文的主要研究路线图万方数据1．4主要内容及章节安排半导体晶圆制造作为最复杂的生产系统之一，各项指标相互关联且相互制约。单一性地依靠降低在制品数量来获得生产流通周期的降低，从而提高产品的按时交货率指标，会问接导致设备利用率的降低、造成单位制造成本的

7、大幅上升，对企业的制造资源产生极大的浪费。因此，笔者把行业内比较有代表性的B公司作为研究对象，结合处理大规模复杂系统常用的分解方法，对瓶颈资源和非瓶颈资源采取了不同的优化方式，并且深入研究了半导体晶圆制造系统的产能计算评估方法，通过建立产能模型对晶圆制造中的瓶颈资源与非瓶颈资源作到有效识别，并且在具体的案例中，笔者还尝试运用了项目管理中的一些先进的理论方法，希望通过本文的探讨，能获得一些有益于半导体晶圆制造按时交货率提升的方法。论文具体的章节安排如下：第一章，介绍了论文研究的背景、研究目的和意义以及本文的主要

8、研究内容和研究思路。第二章，介绍了晶圆制造系统研究进展和存在的不足，对本次项目中所运用到的部分理论作了阐述，对半导体晶圆制造系统的生产流程、生产工艺和生产特点作简单介绍。第三章，对B公司生产线的关键指标的含义和统计方法做了具体的说明，并且通过实际数据分析了B公司晶圆制造中影响按时交货率的主要问题。第四章，详细讨论了晶圆制造产能模型的建立以及对瓶颈资源运用约束管理(TOC)等理论开展设备产能及设备综合