2.3?應(yīng)用實(shí)例

2.3.1　FabSys概述

半導(dǎo)體制造系統(tǒng)是以單晶硅為原料,集成電路為產(chǎn)品的生產(chǎn)線,其制造過程如圖2?4所示,將單晶硅錠切片磨光后,通過前端工藝和后端工藝對(duì)硅片進(jìn)行加工,制成集成電路芯片。其中前端工藝為硅片加工工藝,包括氧化、光刻、刻蝕、離子注入、擴(kuò)散、清洗等工序。后端工藝對(duì)硅片進(jìn)行分割、封裝、測(cè)試。相比后端工藝,前端工藝工序步驟多,工藝流程復(fù)雜,設(shè)備成本高,處理前端工藝的硅片加工生產(chǎn)線的調(diào)度問題是本章的研究對(duì)象。硅片加工生產(chǎn)線規(guī)模可達(dá)到數(shù)百臺(tái)設(shè)備,每個(gè)產(chǎn)品需要完成數(shù)百道加工工序。

某硅片生產(chǎn)制造企業(yè)5in、6in(1in=25.4mm)硅片加工生產(chǎn)線(Fabrication System,FabSys)的基本參數(shù)如表2?1所示。從表2?1中的數(shù)據(jù)可知,FabSys具有工藝流程復(fù)雜、多重入、多產(chǎn)品混合加工、設(shè)備加工類型多樣等特點(diǎn),此外在FabSys加工過程中,設(shè)備故障、訂單變更、返工等不確定因素頻繁發(fā)生,因此,FabSys是典型的復(fù)雜制造系統(tǒng)。

圖2?4　半導(dǎo)體制造過程

FabSys中設(shè)備處理的加工工序和圖2?4中的前端加工工藝“晶圓片加工”相對(duì)應(yīng),這些設(shè)備按功能劃分為8個(gè)加工區(qū)域,這些加工區(qū)域的名稱和縮寫如表2?2所示,將所有加工區(qū)的集合記為work_areas={DF,IM,EP,LT,PE,PC,TF,WT}。

本章以上述5in、6in硅片加工生產(chǎn)線(FabSys)的調(diào)度問題為驗(yàn)證對(duì)象。從表2?1中FabSys的設(shè)備和在制品規(guī)模可知FabSys的調(diào)度問題為大規(guī)模、非零初始狀態(tài)調(diào)度問題。在調(diào)度過程中,受緊急訂單、設(shè)備故障等不確定事件和加工時(shí)間、剩余加工周期等不確定參數(shù)的影響,較難獲取長(zhǎng)期有效并優(yōu)化全局性能指標(biāo)的調(diào)度方案。這里在研究FabSys的調(diào)度問題時(shí)借助課題組前期自主研發(fā)的硅片加工生產(chǎn)線調(diào)度仿真模型(OOSM_fab),可以通過數(shù)據(jù)接口實(shí)時(shí)加載FabSys的實(shí)際在線生產(chǎn)數(shù)據(jù),并可模擬企業(yè)生產(chǎn)線的運(yùn)行狀況。OOSM_fab中實(shí)現(xiàn)啟發(fā)式調(diào)度規(guī)則和企業(yè)的通用調(diào)度規(guī)則,通過這些調(diào)度規(guī)則確定硅片在設(shè)備上的優(yōu)先級(jí),從而生成調(diào)度方案。

表2?1　FabSys生產(chǎn)線的基本參數(shù)

表2?2　FabSys中的加工區(qū)及縮寫