带你轻松了解半导体CIM系统之MES (二)时光飞逝，转眼就到了2025年了，祝大家新年快乐的同时也感谢大家的关注与支持

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本文继续半导体CIM系统之MES系统第二部分的介绍，着重介绍MES系统架构以及功能细节方面。后续各位有哪方面想了解的欢迎评论留言交流。

MES系统架构概述

MES系统是整个CIM系统的核心部分，上层与高度集成化的信息管理系统ERP(Enterprise Resource Planning，企业资源计划)连接，底层与控制设备的EAP(Equipment Automation Program，设备自动化系统)连接，不仅可以监控、跟踪和记录晶圆厂生产芯片的过程，还可以管理资源分配，操作调度，过程控制以及数据收集与分析，是生产芯片的晶圆厂最重要的系统。

TAIZHITECH MES架构

以上架构是MES的基本模型，可以看到MES除了与ERP和EAP连接外，还与控制天车的MCS系统，管理Recipe的RMS系统，机台保养相关的PMS系统等等密切交互。

MES系统从人、机、料、法、环五个维度对生产相关的基础支撑进行建模及标准规范的制定，可以提供包括工厂基础数据建模、工艺流程管理、生产计划管理、车间物料管理、质量管理、生产执行控制、设备管理、工具工装、可视化看板及报表、数据集成及分析等管理模块。

MES系统功能介绍

芯片制造涉及工艺复杂，分为前道工序及后道工序，是一个多步光刻和物理化学过程（包括热氧化、薄膜沉积、离子注入、蚀刻等步骤）。

复杂的半导体制造工艺

因此制造芯片的核心系统MES的功能丰富且复杂，相关的功能有PRP(产品工艺规划)，WIP(在制品跟踪)，EDC(工程数据采集)，EQM(设备管理)，OCAP(异常处理管理)等等。

MES系统部分基本功能MES系统功能非常多且不同厂商产品各有差异，以下挑选部分比较普遍且重要的功能作为介绍。

1. PRP(Product Process Plan)

该功能模块允许用户定义产品及其对应的工艺流程，包括每个工艺类型及相关流程控制。在流程定义方面，模块支持多路径（Multi-path），且现场作业时，可基于预先设定的条件，自动进行路径选择。

AMAT MES工艺流程

该功能模块也支持各种产品流程控制，包括Q-Time控制(跨站正负时间限制）、机台限制、工艺/设备机限、污染等级控制,并提供设置各种Future Action（比如Future Hold、操作提示等）等等。

返工设置方面，支持返工次数限制，且可通过系统的Context，定义多种层别的返工，比如工步级/工序级/流程级/产品级/批次级等。

2. EQM(Equipment Management)

该功能模块提供设备基础信息定义，包括父子设备和多腔设备的定义。同时提供设备状态模型的建立与追踪管理，且可实现父子设备间和多腔设备间的状态联动，并可以支持状态切换的权限设定。简而言之就是各种生产芯片的机台的管理平台。

另外MES系统还提供了丰富的机台管理模块，对机台的PM(Preventive Maintenance，预修保养)都有一个专门的PM schedule来专门的管理，MES端可以查看PM记录以及能设置定时PM。由于生产芯片的设备都是十分昂贵的，定期的维修保养不仅可以保障正常生产，还能为公司节省成本。

3. WIP ( Work – In – Process )

该功能模块对在制品进行加工管理，指导操作员按照预先设定的工艺要求加工产品，并对加工信息进行详细的跟踪和记录。

其中最主要的作业管理功能允许跟踪多批次同时处理，可按片进行管理和跟踪，提供Wafer级的历史追溯。

除常用的派工（Dispatch）/批量派工（Batch）/进站（Move In）/出站（Move Out）外，其它功能包括：分批（Split）/合批（Merge）、暂停（Hold）/释放（Relase）、跳步（Skip）/跳多步（Mulit-skip）、站内返工（Internal-rework）/站外返工（External-rework）等等。

FA MES WIP功能

4. OCAP(Out of Control Action Plan)

OCAP（失控行动计划）对于维持半导体制造过程中的质量和效率至关重要。它提供了一种结构化的方法来识别、分析和纠正偏差，确保生产符合严格的标准。通过系统地解决出现的问题，OCAP 有助于防止小问题升级为重大缺陷，从而保障产品质量和生产时间线。

经典OCAP处理流程

5. EDC ( Engineering Data Collection ) & Analysis

MES 系统在定义、指导和记录工厂事件方面发挥着重要作用，但是尤其重要的一点在于 MES 系统在此过程中生成的数据以及如何使用这些数据来回答问题并解决生产制造过程中遇到的问题。

该功能模块借助EAP系统收集机台的数据，为生产中所需采集的数据设定采集计划，可以定义参数、参数集、采集点、样本与样点等。

在信息时代数据就是最大的资产，根据应用材料公司的数据，28nm晶圆厂的年均数据量有80TB，14nm晶圆厂每年的数据量是为141TB，这些数据用得好就是我们宝贵的经验，根据以往的数据进行分析以及应用到大数据平台、SPC系统、APC系统等等，可以帮助晶圆厂提高芯片良率以及生产效率。

总结

MES系统是晶圆厂的运营支柱，可帮助实时监控、控制和优化生产流程。目前业界先进的MES系统可以通过提供实时可见性、自动化数据收集、使用预测分析、改善沟通和协作以及优化生产流程来帮助缩短生产周期。

以上参考与工作经验，业界优秀企业资源以及经典论文，由于个人知识水平难免疏漏错误之处，敬请指出，互相学习，谢谢！后续仍会继续半导体CIM各个系统及计算机技术知识，基于MES系统或其他有想了解的欢迎评论留言，谢谢~

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