基于云制造服务的半导体晶圆制造厂

李继承

摘 要：云制造（CMfg）是新一代面向服务的网络制造模式，能够为分布式用户提供集中管理的制造资源、能力和服务。在本研究中，会将CMfg应用到晶圆制造厂（wafer fab）中进行仿真。通过云服务供应商、软件供应商、设备供应商和晶圆厂的合作，提出几个CMfg服务来协助模拟活动，提升工厂竞争力。

关键词：云制造；制造模式；半导体；晶圆制造厂

中图分类号：TM23 文献标志码：A 文章编号：2095-2945（2017）30-0018-02

1 概述

半导体行业的竞争，尤其是动态随机存取存储器（DRAM）行业，正变得越来越激烈，在这个行业中生存是很困难的[1][2]。最近发生的一些事件突出了这个事实：2008年12月，台湾DRAM产业濒临破产；2009年1月，德国DRAM制造商Qimonda宣布破产；2012年2月，日本DRAM制造商Elpida申请破产保护。基于以上现实，本研究的目的是评估应用CMfg技术来增强半导体制造商的竞争力和可持续性的可行性。将晶圆厂模拟成云服务，作为一个例子来探讨CMfg如何提高管理晶圆厂的效率。

2 晶圆厂模拟成云服务（FSaaCS）

未来的CMfg将会面临六个问题，包括高速、远程工业控制系统、灵活性支持、商业模型、制造业中的云计算应用以及有效的实施架构[3]。从CMfg的制造业角度来看，通过重新分配机器来消除晶圆厂的瓶颈是一个可行的方向。

晶圆厂是一个庞大而复杂的系统，通常涉及数以千计的机器，这种系统的模拟是一项艰巨的任务。模拟晶圆厂步骤如图1。

其中，CMfg至少可以在以下几个方面发挥作用：

（1）准备和分析数据：云服务提供商使用他们的统计分析软件来响应用户的请求，从而提供此功能，所谓的“统计分析”是一种云服务（SAaaCS）。

（2）定义设备：尽管可视化对于模拟晶圆厂来说可能不太重要，但关键的组件是可视化的模型、图片以及其他设备的基本数据，都能从设备供应商共同维护的一个范围中引用，所谓的“设备定义”是一种云服务（EDaaCS），其概念如图2所示。

（3）构建布局：诸如Autodesk 360之类的云服务已经被设计用于设施布局，所谓的“设施布局”，即云服务（FLaaCS），FLaaCS对于晶圆厂的可伸缩性很重要（参见图3）。

（4）定义和转换配方：在独立的工厂仿真系统中，不同的系统记录配方的格式通常不同；另外，其中一些系统是基于顺序操作的，而另一些是面向对象的；此外，一些嵌入到操作中的程序可以用不同的语言进行编码。在為定义配方设计云服务时，必须解决这些困难，定义配方为一个云服务（DRaaCS）。此外，云服务提供商还可以帮助定义生产特定产品的配方，或者在设备供应商的帮助下，转换配方或制造执行系统（MES）。所谓的“配方转换”作为一种云服务（RCaaCS），如图2中所示。这被认为是晶圆厂的互操作性的重要一步。

（5）运行仿真：理论上，通过一些方法，CMfg能够给晶圆厂仿真模型的运行提供帮助，将运行模拟作为一个云服务（RSaaCS）。考虑到这些不同治疗方法的难度和效果，RSaaCS可以用一个四层的金字塔来概括（见图4）。

3 结束语

上述一系列的云制造（CMfg）服务中，包括SAaaCS，EDaaCS，RCaaCS，FLaaCS，DRaaCS和RSaaCS，已经被提议通过云服务供应商、软件供应商、设备供应商和晶圆厂的合作来协助完成相应的模拟活动，将这些CMfg服务创建成了一个集成的晶圆厂云服务。通过加强云制造服务，提升半导体制造商的竞争力和可持续性。

参考文献：

[1]ACEsuppliers.Available online： http：//ssttpro.acesuppliers.com/semiconductor_news/hi_tech_enews_NewsId_6173.html （accessed on 11 November 2013）.

[2]The Liberty Times.Available online： http：//www.libertytimes.com.tw/2013/new/sep/5/today-e12.htm（accessed on 11 November 2013.

[3]赵阳，杨志和.基于云计算的半导体制造企业的制造执行系统重构[J]. 上海电机学院学报，2015，18（05）：306-310.endprint