使用RFID跟蹤晶圓制造
過去的三年中,在紐約EastFishkill最先進的自動半導體晶圓工廠中,IBM一直使用RFID技術來跟蹤上千份芯片訂單。該工廠占地14萬平方英尺、擁有數十億美元的設備,從2002年中期開始運轉,是世界上第一家全自動半導體制造研發廠家。通過在產品工具設備中集成RFID技術,設備系統能夠確定接下來加工什么產品、如何加工、何時加工。工廠的業務系統能夠跟蹤每個半導體晶圓,包括他們在流程加工中所在的具體位置。
RFID技術確定生產中的晶圓所在位置,以及所需的生產設備。由于晶圓通常需要數百道加工作業,能夠跟蹤和優化生產步驟就非常重要。
晶圓制造
制造先進處理器的流水線,即便無人看守,也時刻運轉不停。硅片被放在FOUP(前端開啟統一規格晶圓傳送盒)中,每個FOUP能夠攜帶25個300毫米直徑的晶圓。硅晶在生產線盡頭都被切割為數千片IC。因而,每個FOUP都能攜帶著數千甚至上百萬美元的成品——一些你不想丟失或處理不當的東西。
處于高架傳送系統上的數千個盒子(圖2)在加工站之間傳送半導體晶圓。這是自動系統的一個關鍵部分,自動系統使用實時信息來優化復雜的晶圓制造工藝。晶圓在制造流程中自始至終都被鎖在FOUP之中,這通常持續一個月時間。除非晶圓制造設備發生故障,在工廠之中永遠不需要人為接觸晶圓。
RFID適用于什么地方
每一個FOUP盒子,都按半導體工業300mm晶圓標準定做,由聚碳酸酯材料制成,并植入一個寫有唯一識別碼的被動RFID標簽。這些標簽可以被遍布在制造設備上的RFID閱讀器讀取。
圖2數千個FOUP滑行在高架傳送系統上,在流程站點間傳送半導體晶圓。
每種加工工具都包含了一個RFID閱讀器——從光刻曝光工具,化學蝕刻、離子植入、到金屬沉積設備、化學機械研磨、焊爐。閱讀器也可以總體規劃,分布于設備中的傳送系統中。數千個RFID閱讀器的讀取距離為3到6英寸。事實上,RFID技術不需視線讀取標簽,極大簡化了系統設計。
RFID系統用來跟蹤在設備間傳輸的FOUP。每當FOUP裝載一套新的晶圓,其RFID標識就被讀取。通過使用IBMDB2通用數據庫,建立晶圓條形碼和搬運設備ID間的關系。IBM制造執行系統——SiViewStandard,對IBMWebsphere中間件和DB2進行信息匹配,從而自動控制和優化制造流程的每一步。
在IBM車間里有5000到6000個FOUP來回傳送。在制造流程中,晶片可以從FOUP中添加或刪除,每一個FOUP都有著不同的傳送路線,這基于產品處理和工作狀況。如果工藝流程運行良好,系統可以省略某些反饋步驟;如果需要額外的反饋,它會自動地觸發這些步驟。
該系統還可基于客戶訂單自動確定最優晶圓處理程序。如果一個客戶以某一優先級要求在某個日期前完工X個晶圓,這個信息就會直接輸入到工廠系統。通過實時訂單消息,系統建立一個工廠生產進度表,以保證供應鏈的承諾按時發貨。這個進度表將優化每一批產品發送。
好處
IBM列舉了EastFishkill自動化系統的幾個重要優點:提高工廠績效,增強員工生產力、快速響應顧客服務。比之于原來,工廠可由更少的雇員來操作運轉。由于減少了人工干預,產品錯誤和延時交貨的情況得以減少。全自動化使得工廠更有效率——它有助于提早發現潛在問題——更加靈活地加倍生產芯片。
有了RFID采集的實時處理數據,顧客可以通過工廠WEB門戶“CustomerConnect”系統查看自己的微型芯片訂單狀態。此外,當現場芯片發生問題時,該系統能跟蹤產品的每一個加工步驟,掌握每步加工時間。
RFID技術的使用是在復雜加工流程中實現出眾跟蹤和控制能力的基礎。RFID是最好的晶圓制造管理工具。可編程芯片帶有每個晶圓的生產需求,遍布車間的RFID閱讀器信息能夠提示某個地方可能需要修正。IBM將擴大RFID技術在Fishkill和世界上其他工廠中的應用來進行制造管理,這包括IT資產跟蹤、磁盤備份恢復服務、計算機服務器貨運包裝等。