带你轻松了解半导体CIM系统之EAP (二)

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随着科技的飞速进步,数字化转型越来越被提及,智能制造逐渐成为现代制造业的趋势,自动化系统已成为现代制造业不可或缺的重要组成部分。 在这个自动化的浪潮中,EAP自动化系统以其在生产线实时监控和机台控制方面的独特优势备受关注。本文紧接EAP介绍的第一篇,基于半导体晶圆制造行业进一步介绍EAP系统。 

EAP系统架构概述

EAP作为MES与机台设备之间的桥梁,通过SECS/GEM(国际半导体相关通讯协议)实现与机台的数据传输,因此EAP能够与机台进行有效通信,传送数据并发送指令,从而实现对机台设备的远程控制和细致监控,促使生产达到更高程度的自动化。EAP被视为CIM系统中最为紧密联系的子系统,同时也是最底层的系统,是CIM中其他系统数据的主要提供者,为MES,APC,RMS,YES等子系统提供各自所需的数据,从而实现生产过程的全面监控。 

早期的EAP多是桌面客户端软件,由于Fab(晶圆厂)里面与办公平台多为Windows系统,因此EAP多为C#或VB技术栈,而这种架构下的EAP也比较容易使用和后期维护,因此目前基于C#或其他技术下的桌面端EAP依然很受欢迎。近几年互联网的迅速发展也影响了EAP在内的CIM系统,Web版的CIM系统逐渐成为主流,许多先进的互联网技术也被引入到CIM系统中来,使得CIM系统架构更现代化,性能也更强。

图片一般的EAP架构

上图为半导体EAP系统的一般架构,对于EAP而言在整个CIM系统生态中起到承上启下的作用,而EAP与MES,APC等其他CIM系统的交互一般是通过中间件,业界比较主流的中间件有Tibco,Tuxedo和互联网比较流行的Kafka,RabbitMQ等等,作为付费软件的Tibco和Tuxedo具有强大的消息传输保障机制,有很好的可靠性和稳定性,在追求稳定性的制造业和金融业得到很大青睐。但中间件各有春秋,具体还是根据业务场景,架构等进行选择。UI方面由于EAP与用户打交道是非常多的,机台跑货情况,机台状态等等都可以通过UI一目了然,因此简洁易使用的UI界面是十分推崇的,一般有Web版和桌面版(例如WinForm,WPF等等)。

最为核心的是EAP的后台逻辑,例如上图中的EAP Service,其中连接层包含EAP与CIM各个子系统的接口信息;驱动层有与底层设备通信的Driver模块;业务层有EAP跑货流程的管理,对于不同机台有配置管理和设备控制模块,因为EAP需要与不同工艺的机台进行交互,而同一种工艺又有多种机型,不同机型的EAP逻辑或有差异。因此EAP系统上可以追求高度组件化,这样各个子模块可以相互独立,同时保证内核一致的前提下可以开发差异化的EAP,以适应不同机台的需求。

图片 EAP系统核心模块

不同厂家的EAP系统各有特色,各有差异,但是基本架构与功能都是类似的。

图片TAIZHITECH EAP架构

图片FA EAP软件架构

图片FA EAP硬件架构

EAP跑货流程介绍

EAP是半导体行业的关键底层系统之一,对提升效率及降低成本都有着强有力的支撑。 在半导体行业,仅依靠人工手动操作,会出现选错配方、手动登记出入站信息、配方参数被随意更改、设备生产状态无法实时了解等情况,大大影响生产效率,人工成本居高不下。而引入EAP系统,能针对痛点问题逐个解决,简化人员操作流程,避免误操作,提高现场的生产效率,让整个流程实现自动化运转,省时省力又省心。

图片Facet Tech EAP Scenario Flow

① 设备与EAP系统建立通讯连接,然后作业人员将FOUP(装着晶圆的盒子)放到设备上。

② 设备会向EAP发送FOUP Arrive和FOUP上锁的信号,同时会将设备上的FOUP ID以及相关事件发给EAP系统。

③ EAP向MES系统获取这盒FOUP上Lot(一组晶圆或一批产品)的信息,包括要使用的Recipe,Lot类型,wafer片数及ID等等。

④ EAP将从MES端询问到的Recipe(工艺配方,是指一套精确定义的工艺参数和操作程序,用于指导生产设备执行特定的加工任务)拿去和RMS(Recipe Manage System)系统确认,通过RMS系统可以实现配方自动选择、自动加载、自动校验,能够极大的降低生产加工过程的用错配方的概率,极大的降低操作员的工作强度。

⑤ 开始生产前EAP向MES请求进站,完成MES系统的自动进站功能。

⑥ 前面几步无误后设备会向EAP上报开始生产的事件或者由EAP给设备下达开始生产的指令。

⑦ 生产过程中机台会给EAP上报机台状态,若有异常或报警会通过SECS/GEM通讯协议上报给EAP,异常的Lot会被EAP,MES或其他CIM系统Hold住;此外机台还会上报生产过程中需要的参数给EAP,例如气体,温度,膜厚,关键尺寸等等重要参数,而这些参数EAP可以发给FDC,APC,YES等其他CIM系统,在某些方面这些重要参数会反馈到下次或者当前生产中,极大提高芯片良率以及为后续分析与工艺进步奠定良好基础。

⑧ 生产完成之后EAP向MES请求出战,完成MES系统的自动出战功能。

⑨ 最后设备会向EAP上报解锁事件,FOUP就可以被人工或者天车搬走了。

以上为EAP系统在单次跑货流程的大致流程,实际上还包括与众多系统的频繁交互,与机台设备多次信息传递等等,而这大致流程在各家EAP系统的设计也是大同小异的。

图片

TAIZHITECH EAP作业流程

                 

总结

EAP是自动化生产的引擎,在半导体CIM系统中,EAP充当了实现智能制造的关键角色。 半导体制造领域的竞争激烈,制造效率和产品质量至关重要,EAP系统已经成为提高制造效率的不可或缺的工具。它的自动化、数据管理和制程优化功能,将继续推动半导体制造向着更加智能化和高效化的方向发展,使企业能够更好地应对市场需求的变化,取得持续成功。


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EAP系统或其他有想了解的欢迎评论留言,谢谢~

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