CIM系統(tǒng)被譽為晶圓廠生產(chǎn)制造的“中樞大腦”,集成了生產(chǎn)執(zhí)行系統(tǒng)MES、設(shè)備管理系統(tǒng)EAP、統(tǒng)計過程控制SPC、先進(jìn)過程控制APC、故障偵測及分類FDC、良率管理系統(tǒng)YMS系統(tǒng)等一系列關(guān)鍵系統(tǒng),貫穿芯片生產(chǎn)的生產(chǎn)執(zhí)行、生產(chǎn)運營和生產(chǎn)控制等關(guān)鍵環(huán)節(jié),并對設(shè)備和工廠人員進(jìn)行管控。行業(yè)發(fā)展至今,芯片生產(chǎn)工藝的復(fù)雜度已呈幾何級增長,流程也不斷延長,驅(qū)動著晶圓廠不斷追求先進(jìn)制程的技術(shù)突破和革新,這也使得CIM系統(tǒng)必須持續(xù)升級迭代,方能滿足和支撐行業(yè)的快速成長。
依據(jù)目前的工藝制程,一片芯片的生產(chǎn)工序至少需要經(jīng)歷數(shù)百道甚至數(shù)千道工藝和數(shù)百臺設(shè)備,每臺設(shè)備僅運轉(zhuǎn)24小時就能產(chǎn)生TB級的海量生產(chǎn)數(shù)據(jù),這就需要生產(chǎn)制造系統(tǒng)必須能夠應(yīng)對和處理海量復(fù)雜數(shù)據(jù),并針對日趨嚴(yán)苛的晶圓制造需求提供生產(chǎn)控制與支持。因此,CIM系統(tǒng)首先需要具備高穩(wěn)定性高并發(fā)處理能力,更重要的是,貫穿生產(chǎn)全過程的系統(tǒng)研發(fā)還需要具備豐富的半導(dǎo)體know-how。
“晶圓廠隨著工藝制程復(fù)雜度的提高,在生產(chǎn)管理,工藝控制的都面臨巨大的挑戰(zhàn),這對CIM系統(tǒng)的智能化、系統(tǒng)功能的精細(xì)化程度提出了更高的要求,半導(dǎo)體CIM系統(tǒng)的價值更加凸顯。以格創(chuàng)東智為例,我們?yōu)榘雽?dǎo)體行業(yè)打造的新一代工業(yè)4.0智能工廠,通過智能軟件讓設(shè)備更智慧、讓工藝控制更精良,突破傳統(tǒng)自動化產(chǎn)線瓶頸,幫助成熟制程產(chǎn)線提高產(chǎn)能、降低生產(chǎn)時間,針對先進(jìn)制程還可提升產(chǎn)品性能、優(yōu)化生產(chǎn)和工藝設(shè)計等?!备駝?chuàng)東智首席架構(gòu)師、半導(dǎo)體軟件產(chǎn)品研發(fā)負(fù)責(zé)人肖長寶對半導(dǎo)體行業(yè)觀察表示。
“格創(chuàng)東智已獲工信部遴選認(rèn)證為“2022年跨行業(yè)跨領(lǐng)域工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺”,作為我國源自半導(dǎo)體制造行業(yè)的雙跨行業(yè)平臺,格創(chuàng)東智不僅擅長于半導(dǎo)體等尖端制造業(yè)的工業(yè)軟件和系統(tǒng)研發(fā),更是國內(nèi)為數(shù)不多的提供全棧式工廠集成服務(wù)的行業(yè)頭部廠商,服務(wù)涵蓋從整廠及多廠數(shù)字化咨詢和方案設(shè)計、信息化落地實施交付及后續(xù)運維,并基于“生產(chǎn)-分析-預(yù)測”全新的視角構(gòu)建半導(dǎo)體行業(yè)工廠生產(chǎn)系統(tǒng),其自主研發(fā)的CIM具備行業(yè)領(lǐng)先的核心技術(shù)實力和賦能能力。
不只拼軟件:整廠能力 是CIM成功落地的基石
對晶圓廠而言,具有至關(guān)重要作用的CIM能否成功落地,不僅取決于軟件自身的技術(shù)實力和成熟度,還需要CIM廠商具備豐富、全面的整體規(guī)劃設(shè)計與實施經(jīng)驗。特別是在行業(yè)上下游生產(chǎn)合作日益緊密、新一代CIM甚至包含多達(dá)數(shù)十款復(fù)雜系統(tǒng)的今天,僅僅聚焦MES或幾個子系統(tǒng)單點需求,逐步增補、楔入其他系統(tǒng)甚至是外廠系統(tǒng)的“縫合怪”模式,正日益顯現(xiàn)出其商業(yè)套件功能重復(fù)度高、系統(tǒng)集成工作量大的核心缺陷。 因此,整廠能力——服務(wù)商是否具備技術(shù)領(lǐng)先、表現(xiàn)穩(wěn)定的自研全棧式解決方案,并且熟知如何在整廠、多廠甚至是產(chǎn)業(yè)鏈上下游的貫通協(xié)作中,通過前瞻式規(guī)劃與精密實施,讓數(shù)十個功能各異又相互關(guān)聯(lián)的系統(tǒng)得以完美對接、整合,已成為下一個十年晶圓廠CIM成功落地的基石。 作為國內(nèi)為數(shù)不多的自研產(chǎn)品在產(chǎn)業(yè)鏈上中下游均已落地的廠商,格創(chuàng)東智服務(wù)的半導(dǎo)體客戶已涵蓋半導(dǎo)體材料、晶圓制造、封裝測試及半導(dǎo)體設(shè)備,其智能工廠全流程全棧產(chǎn)品和解決方案覆蓋生產(chǎn)運營、品質(zhì)良率改善、設(shè)備健康、能耗管理等多個領(lǐng)域,并通過利用新技術(shù)重構(gòu)傳統(tǒng)軟件的技術(shù)架構(gòu),更好地支撐高并發(fā)、低時延、精確穩(wěn)定的業(yè)務(wù)場景,在集成大量復(fù)雜、非原生系統(tǒng)方面表現(xiàn)優(yōu)異。 以其在國內(nèi)某8寸廠實施的整廠CIM項目為例,格創(chuàng)東智幫助客戶實現(xiàn)了從硅片、晶圓生產(chǎn)、封裝測試、到成品組裝,多工廠、多車間的生產(chǎn)管理、質(zhì)量控制和工藝優(yōu)化,是國內(nèi)率先真正落地前中后道的全棧CIM案例。而通過完成多業(yè)務(wù)、多流程、多系統(tǒng)的數(shù)據(jù)拉通,客戶得以實現(xiàn)從原材料拉晶到成品組裝的全流程追溯管理,極大地優(yōu)化了多個工廠的管理效率,MES與EAP協(xié)同已達(dá)領(lǐng)先水平。 全棧產(chǎn)品與整廠能力的背后,是格創(chuàng)東智700多人并不斷壯大的半導(dǎo)體專業(yè)團(tuán)隊。其中,肖長寶、徐磊、黃圣翔等一批核心技術(shù)專家曾服務(wù)于英特爾、IBM、應(yīng)用材料、臺積電和士蘭微等國內(nèi)外半導(dǎo)體頭部企業(yè),平均行業(yè)經(jīng)驗超過15年,在6/8/12寸晶圓廠建廠和CIM、MES、EAP、APC、FDC等系統(tǒng)建設(shè)方面均擁有豐富經(jīng)驗,具備強(qiáng)大的研發(fā)、交付能力與規(guī)?;芰?。
誰能跑贏下一個十年? 創(chuàng)新技術(shù)應(yīng)用成破局關(guān)鍵
隨著越來越多的晶圓廠將CIM視為跑贏下一個十年的重要賽道,如何在這場比拼中充分挖掘、發(fā)揮CIM的更大價值就成了必須回答的問題。盡管業(yè)內(nèi)普遍認(rèn)為,支撐晶圓廠各環(huán)節(jié)生產(chǎn)是CIM系統(tǒng)的“基本盤”,但也有部分頭部廠商提出了更具前瞻性的看法。 “在實現(xiàn)自動化、信息化后,對晶圓廠更具價值的,則是充分調(diào)用制造中源源不斷地產(chǎn)生的數(shù)據(jù)資源,通過大數(shù)據(jù)分析和智能預(yù)測,實現(xiàn)全自動化控制,真正實現(xiàn)無人智能工廠。面對全球疫情反復(fù)和日益嚴(yán)峻的產(chǎn)業(yè)鏈安全挑戰(zhàn),這對于自動化程度高、產(chǎn)能擴(kuò)張?zhí)魬?zhàn)與日俱增的12寸廠愈加重要。”格創(chuàng)東智半導(dǎo)體專家黃圣翔表示。他曾任職臺積電等行業(yè)頭部企業(yè),主導(dǎo)過大量半導(dǎo)體MES、EAP、APC、ERP等建設(shè)工作,深知數(shù)據(jù)價值對于晶圓廠特別是12寸廠的重要意義。 以晶圓、封測廠除產(chǎn)能外最為關(guān)注的核心指標(biāo)良率與品質(zhì)為例,其與工廠效益和利潤率息息相關(guān),而隨著產(chǎn)能的攀升和工藝的優(yōu)化,對生產(chǎn)良率的影響因素越來越多、各影響因素之間的復(fù)雜性也不斷提升,且存在大量隱藏影響因素,難以通過傳統(tǒng)的經(jīng)驗進(jìn)行識別判定。良率與品質(zhì)問題,已成為阻礙半導(dǎo)體企業(yè)實現(xiàn)高速成長的主要“攔路虎”。例如,晶圓生產(chǎn)中的關(guān)鍵制程CMP(化學(xué)機(jī)械拋光)工藝復(fù)雜程度高,對材料去除的均勻性、高生產(chǎn)效率和低成本有嚴(yán)苛要求,依賴人工在站點對膜厚進(jìn)行抽查,同一批次、不同批次膜厚異常分析難以開展,不僅檢測的效率和準(zhǔn)確率亟待提升,且難以及時發(fā)現(xiàn)導(dǎo)致缺陷異常的因素。 而通過技術(shù)創(chuàng)新,格創(chuàng)東智在品質(zhì)方面推出了組合豐富且完整的多樣化產(chǎn)品,涵蓋良率管理系統(tǒng)YMS、單因子監(jiān)控系統(tǒng)SPC、多因子分析系統(tǒng)MFA、視覺檢測系統(tǒng)ADC和大數(shù)據(jù)分析中臺等。這些產(chǎn)品組合背后的原理是,通過采集、處理、分析海量的結(jié)構(gòu)化和非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)源,進(jìn)行識別與監(jiān)控、智能分析,充分挖掘出潛藏在生產(chǎn)過程中的多個影響因素,及時實現(xiàn)品質(zhì)預(yù)警、品質(zhì)追溯、良率預(yù)警,以大數(shù)據(jù)分析結(jié)果倒逼制程優(yōu)化,避免不必要的品質(zhì)損失。 針對前文提到的CMP檢測難點,格創(chuàng)東智通過搭建大數(shù)據(jù)平臺,充分運用設(shè)備端和制程相關(guān)的數(shù)據(jù)參數(shù),建立CMP膜厚異常、缺陷根因的多因子分析模型,將海量影響因素和關(guān)聯(lián)關(guān)系納入考量,挖掘出工程師過去無法識別的相關(guān)影響因素;在提升發(fā)現(xiàn)異常的時效性方面,則利用虛擬量測(VM),建立模型高精度預(yù)測膜厚值并對異常值實時攔截,實現(xiàn)特征值“實時全檢”,降低站點抽檢頻率60%,充分發(fā)揮了數(shù)據(jù)的價值,有效降低了成本。
結(jié)語
在半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)沉沉浮浮的數(shù)十年里,一直存在著重硬輕軟的現(xiàn)象,這也是制約我國晶圓廠搶占中高端市場的重要因素之一。而隨著近年來始料未及的缺芯潮,以及隨之而來的建廠潮,越來越多的晶圓廠已開始意識到芯片生產(chǎn)制造相關(guān)軟件的重要性,“以柔克剛”解決生產(chǎn)中的難點痛點。 因此,我們也期待著未來有更多像格創(chuàng)東智這樣的國產(chǎn)軟件廠商,能夠具備豐富的整廠能力和創(chuàng)新的技術(shù)優(yōu)勢,協(xié)同更多硬件廠商、制造工廠為中國半導(dǎo)體迎接黃金十年保駕護(hù)航。
聲明:本文版權(quán)歸原作者所有,轉(zhuǎn)發(fā)僅為更大范圍傳播,若有異議請聯(lián)系我們修改或刪除:zhangkai@cgbtek.com