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    采用 RFID 跟踪晶片生产———IBM 在其半导体晶片生产车间中,将生产工具和 RFID 相结合,跟踪每个晶片的生产,生产效率得到了提高,工厂调度更加完善。

    2007-08-17

    近三年来, IBM 在其位于纽约 East Fishkill 的半导体晶片生产工厂中一直使用 RFID 技术来跟踪数以千计的芯片。该工厂面积 140,000 平方英尺,于 2002 年中期投入生产,资产总值数十亿美元,采用了自动化半导体晶片生产线,是世界上第一个实现半导体开发和生产完全自动化的工厂,代表了当今技术发展的最高水平。工厂在产品设备中集成了 RFID 技术,总系统通过这一技术,可以决定下一工序处理哪一产品、怎样处理以及何时处理等。车间操作系统可以全程跟踪每一个半导体晶片,例如,晶片在处理过程中经过了哪些槽位和腔体等。




    RFID 技术可以确定晶片所在的工艺流程,以及需要哪些产品资源等。由于晶片在处理过程中一般要经过几百个步骤,因此,在制造时能够跟踪和优化每一步便显得非常重要。

    晶片制造
    这一高级处理器芯片生产线能够在无人值守的情况下连续运转。硅晶片放置在前开式晶片盒( FOUP , front-opening unified pods ,图 1 )中。每一个 FOUP 可承载 25 个直径 300mm 的硅晶片,在晶片制造流程的最后阶段,每个晶片被切割成数千个集成电路芯片。因此,每个 FOUP 能够实现的最终产品价值达到几千甚至是数百万美元——谁也不愿意将它们放错地方或者出现误操作。


    高架传送系统(图 2 )上的数千个容器在处理节点间传送半导体晶片,它们是自动系统的关键组成,系统利用实时信息来优化复杂的生产流程。

    在整个制造过程中,晶片在 FOUP 中固定不动,这一过程大概持续一个月的时间。除非晶片制造工具失效,一般不需要人为接触这些晶片。

    RFID 的作用发挥在哪里
    每个 FOUP 均符合半导体产业 300mm 晶片载体标准,由聚碳酸酯材料构成,它嵌入了一个无源 RFID 标签,标签中写入一个唯一标识号码,由遍布在生产设备上的 RFID 读卡器读取这些标签信息。



    每一工艺处理工具都含有一个 RFID 读卡器,例如,制版曝光工具、化学刻蚀、金属沉积设备离子注入、化学机械抛光以及炉管等。也可以从总体上进行规划,将读卡器分散放置在车间的传送系统中。数千个 RFID 读卡器的读取距离达到 3-6 英寸。 RFID 不需要扫描线便可以读取标签,极大的简化了系统设计。

    RFID 系统用于跟踪 FOUP 在设备间的转送过程。 FOUP 每次装入一组新晶片后,读取 FOUP 的 RFID 标识,通过 IBM DB2 通用数据库建立晶片条形码与载体 ID 的对应关系。 IBM 生产执行系统—— SiView Standard ,对 IBM Websphere 中间件和 DB2 的信息进行匹配,自动控制和优化制造过程的每一步。

    5000 到 6000 个 FOUP 在 IBM 车间中转送。在制造过程中, FOUP 会添加或者移除晶片,每个 FOUP 转送的路线都不相同,这取决于产品流程和工作条件。如果生产过程运行良好,系统会省略某些反馈步骤;如果需要其他反馈处理,系统会自动启动这些步骤。

    系统还会根据客户定单自动确定最优的晶片处理顺序。当客户以一定的优先级要求在某日期前完成 X 个晶片时,这些信息直接送入工厂总系统中。系统根据实时定单信息,建立生产进度表,规划整个供应链,确保按时交货。然后,进度表对每一批产品进行优化。

    优点
    IBM 列举了 East Fishkill 自动化系统的几个关键优点:提高了工厂绩效和员工效率、客户服务响应更迅速等。与其他地方相比,车间需要更少的员工,由于减少了人为干预,产品出错和延迟的概率大大降低。完全自动化大大提高了车间效率,能够及早发现污点问题,更加灵活的加倍产出芯片。

    由于能够实时处理 RFID 采集的数据,客户可以通过网络登录系统——“客户联接”,来查看他们的微芯片定单在车间中的情况。而且,现场芯片出现问题时,系统可以跟踪至产品生产过程中采用的每一个工具,掌握每一生产步骤所花费的时间。

    IBM 在复杂的制造过程能够实现优异的产品跟踪和控制,其关键在于采用了 RFID ,这一技术是管理晶片生产的最佳工具。可编程芯片含有每个晶片的需求信息,而遍布在车间中的 RFID 读卡器能够提示某一步骤是否出现了问题。 IBM 计划扩大 RFID 在 Fishkill 以及全世界其他工厂中的应用,包括管理产品、跟踪 IT 资产、备份和恢复服务磁带、运送装有计算机服务器的集装箱等。

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