第1章緒論

1.1研究背景及研究意義

由于全球經(jīng)濟(jì)恢復(fù)緩慢,加上人力成本高等諸多原因,國(guó)際半導(dǎo)體大公司產(chǎn)業(yè)布局正面臨大幅調(diào)整,關(guān)停轉(zhuǎn)讓下屬封測(cè)企業(yè)的動(dòng)作頻繁發(fā)生,如:日本松下集團(tuán)已將在印度尼西亞、馬來西亞、新加坡的3家半導(dǎo)體工廠出售。日本松下在中國(guó)上海和蘇州的封測(cè)企業(yè)也在尋求出售或合作伙伴。英特爾近期也表示,該公司將在2014年的二、三兩個(gè)季度內(nèi),將已關(guān)閉工廠的部分業(yè)務(wù)轉(zhuǎn)移至英特爾位于中國(guó)等地現(xiàn)有的組裝和測(cè)試工廠中。歐美日半導(dǎo)體巨頭持續(xù)從封測(cè)領(lǐng)域退出,對(duì)國(guó)內(nèi)封測(cè)業(yè)的發(fā)展也非常有利。

但是,國(guó)內(nèi)封測(cè)業(yè)的發(fā)展也面臨制造業(yè)漲薪潮(成本問題)、大批國(guó)際組裝封裝業(yè)向中國(guó)大陸轉(zhuǎn)移(市場(chǎng)問題)、整機(jī)發(fā)展對(duì)元器件封裝組裝微小型化等要求(技術(shù)問題)等重大挑戰(zhàn)。國(guó)內(nèi)封測(cè)企業(yè)必須通過增強(qiáng)技術(shù)創(chuàng)新能力、加大成本控制、提升管理能力等措施,才能在瞬息萬變的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)中立于不敗之地。

聚焦到半導(dǎo)體測(cè)試工廠,半導(dǎo)體測(cè)試設(shè)備價(jià)格高昂,提高設(shè)備利用率是降低產(chǎn)品的成本,提升產(chǎn)品競(jìng)爭(zhēng)力的最有效的途徑之一。本文針對(duì)半導(dǎo)體測(cè)試中的一個(gè)分支,存儲(chǔ)芯片(閃存)的測(cè)試進(jìn)行分析,探討提升設(shè)備利用率的方法。

半導(dǎo)體存儲(chǔ)芯片的制造商相對(duì)集中,競(jìng)爭(zhēng)也非常激烈。其中三星,東芝,閃迪,美光,海力士,英特爾6家公司占了全球%%的產(chǎn)能(見圖1.1)。半導(dǎo)體存儲(chǔ)器件和其它半導(dǎo)體器件的測(cè)試相比有鮮明的區(qū)別。存儲(chǔ)器件的測(cè)試時(shí)間非常長(zhǎng),典型的64GByte芯片的測(cè)試時(shí)間長(zhǎng)達(dá)2小時(shí);并且并行測(cè)試量非常大,典型測(cè)試機(jī)可以達(dá)到768個(gè)芯片同時(shí)測(cè)試。而非存儲(chǔ)的半導(dǎo)體器件測(cè)試時(shí)間僅為幾砂或幾十秒;并行測(cè)試多為4、8個(gè)芯片同時(shí)測(cè)試。從目前文獻(xiàn)中可以獲取的關(guān)于半導(dǎo)體制造產(chǎn)能提升的研究,大多集中于半導(dǎo)體封裝工序,有關(guān)測(cè)試工序產(chǎn)能提升的研究難尋。本研究參照了現(xiàn)有封裝、測(cè)試設(shè)備綜合效率(簡(jiǎn)稱;OEE)提升的方法,結(jié)合存儲(chǔ)器測(cè)試的特點(diǎn)提出連續(xù)生產(chǎn)的方法以提升產(chǎn)能。

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1.2技術(shù)方案及論文結(jié)構(gòu)

本文先從大量閱讀目前對(duì)半導(dǎo)體OEE的研究著手,找出目前普遍存在的問題,以S公司OEE實(shí)際出發(fā),使用基本帕累托圖和瀑布圖等分析工具找出S公司主要的設(shè)備效率損失原因,基于存儲(chǔ)巧片測(cè)試流程的特點(diǎn),提出自己解決問題的方法。

各章總體安排如下:緒論部分介紹半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的特點(diǎn),引出研究方向;對(duì)研究架構(gòu)進(jìn)行說明;第2章是相關(guān)理論概述,對(duì)業(yè)界研究方法和結(jié)果進(jìn)行總結(jié);第3章針對(duì)S公司的特點(diǎn),分析設(shè)備效率損失的原因;第4章提出改善意見;第5章是效果評(píng)估及展望,總結(jié)研究成果,歸納研究不足,展望與建議;其中第3章和第4章為論文寫作重點(diǎn)。

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第2章相關(guān)理論概述

2.1設(shè)備綜合效率在實(shí)際中的應(yīng)用實(shí)例

2.1.1機(jī)臺(tái)狀態(tài)的定義

按照SEMIE10-0304E的規(guī)定,機(jī)臺(tái)狀態(tài)可以分為圖2.1六部分。

(1)生產(chǎn)時(shí)間:機(jī)器用于出貨生產(chǎn)的時(shí)間。包括:正常生產(chǎn),重工等。

(2)生產(chǎn)暫停時(shí)間;除了非計(jì)劃生產(chǎn)時(shí)間,機(jī)臺(tái)處于可生產(chǎn)狀態(tài),但并沒有進(jìn)行生產(chǎn)。包括:操作工不可能,作業(yè)產(chǎn)品不可得,沒有治工具,系統(tǒng)沒有指令等。

(3)工程作業(yè)時(shí)間:機(jī)臺(tái)處于可生產(chǎn)狀態(tài),但用于工程試驗(yàn)。包括:制程的調(diào)試,設(shè)備的調(diào)試,軟件調(diào)試。

(4)計(jì)劃停機(jī)時(shí)間:由于計(jì)劃的停機(jī)使得設(shè)備不能用于正常生產(chǎn)。包括:計(jì)劃保養(yǎng),廠務(wù)相關(guān)的停機(jī),更換治具。非計(jì)劃停機(jī):在計(jì)劃工作時(shí)間內(nèi),設(shè)備不能用于正常生產(chǎn)。包括:機(jī)臺(tái)維修等。

(5)非計(jì)劃工作時(shí)間:機(jī)臺(tái)的時(shí)間沒有被安排。包括:周末,節(jié)假日等。

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2.2批量/排程對(duì)半導(dǎo)體生產(chǎn)過程的影響

2.2.1半導(dǎo)體生產(chǎn)中的批量大小的產(chǎn)生

批量指產(chǎn)品批次的數(shù)量。在半導(dǎo)體生產(chǎn)的前端晶圓廠,通常的批量是25片晶圓。而在半導(dǎo)體生產(chǎn)的后端封裝和測(cè)試工廠,由于產(chǎn)品的差別,批量可以從幾百顆到幾萬顆。如何規(guī)劃批量及如何投產(chǎn)進(jìn)而實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)機(jī)臺(tái)利用率最高,產(chǎn)品周轉(zhuǎn)時(shí)間最短,庫(kù)存最低成為了半導(dǎo)體生產(chǎn)領(lǐng)域研究的重要課題。

測(cè)試是封裝的后道工序,出于對(duì)可追溯性的要求,通常測(cè)試批量自動(dòng)承接封裝的批量。理解封裝批量的產(chǎn)生對(duì)了解測(cè)試批量的變化有非常大的幫助。在封裝工序,同樣基于可追湖性的要求,封裝的批量是由封裝產(chǎn)品包含芯片的數(shù)量和晶圓廠的批量決定的。例如,假設(shè)封裝產(chǎn)線上最佳的批次是2500顆/批次,而毎片晶圓上有600顆芯片,且每個(gè)晶圓批次是25片晶圓,所以每個(gè)批次的晶圓共有15000顆五:片。如果每顆產(chǎn)品包含兩顆芯片,那么每個(gè)批次的晶圓可以封裝成品是7500顆,按照封裝最佳批次2500顆/批次,一個(gè)晶圓化次剛好拆成3個(gè)封裝批次。如果每個(gè)產(chǎn)品包括4顆芯片,那么可以封裝的3750顆產(chǎn)品,可以拆成2500顆/批次+1250顆/批次;如果每個(gè)產(chǎn)品包括16顆芯片,那么封裝的成品是%7顆,封裝的批次就是%7顆/批次。所以,產(chǎn)品的變化和每片晶圓上芯片數(shù)量的變化會(huì)導(dǎo)致后端測(cè)試批量的變化。隨著人們對(duì)存儲(chǔ)容量的需求越來越大,越來越多的閃存芯片被封裝到了同一芯片中,也導(dǎo)致了測(cè)試批量越來越小。

在半導(dǎo)體測(cè)試業(yè)內(nèi),半導(dǎo)體存儲(chǔ)芯片測(cè)試和半導(dǎo)體邏輯芯片測(cè)試一個(gè)非常大的不同在于測(cè)試時(shí)間和測(cè)試并行數(shù)的不同。對(duì)邏輯芯片而言,通常的并行測(cè)試數(shù)量為4或8個(gè),測(cè)試時(shí)間為10s左右。對(duì)半導(dǎo)體存儲(chǔ)測(cè)試莊片而言,通常的并行測(cè)試數(shù)量為768個(gè),測(cè)試時(shí)間為300s。由于并行測(cè)試數(shù)的差別,批量對(duì)半導(dǎo)體存儲(chǔ)芯片和邏輯芯片的影響也不同。

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第3章S公司測(cè)試現(xiàn)狀及設(shè)備效率損失問題分析............11

3.1S公司測(cè)試現(xiàn)狀................11

3.1.1S公司及行業(yè)簡(jiǎn)介..............11

第4章基于連續(xù)生產(chǎn)的S公司測(cè)試設(shè)備效率提升建議............21

4.1連續(xù)生產(chǎn)的概念...............21

4.2基于連續(xù)生產(chǎn)的S公司機(jī)臺(tái)利用率提升方案.........21

第5章效果評(píng)估及建議...............30

5.1論文總結(jié)..............30

第4章基于連續(xù)生產(chǎn)的S公司測(cè)試設(shè)備效率提升建議

4.1連續(xù)生產(chǎn)的概念

連續(xù)生產(chǎn)特指在并行測(cè)試數(shù)非常多的情況下,當(dāng)前批次的最后一個(gè)測(cè)試盤己經(jīng)包含了一部分下一個(gè)測(cè)試批次的材料,將前后兩個(gè)批次連接了起來。

我們將傳統(tǒng)的測(cè)試方式稱為順序生產(chǎn),我們利用時(shí)序圖來比較兩種測(cè)試方式的差別。圖4.1為按批次順序生產(chǎn)流程圖,完成批次A和B的生產(chǎn),首先對(duì)批次A的開批檢查,然后開始測(cè)試批次A的完整測(cè)試盤,接著是批次A的測(cè)試零盤,測(cè)試完成后進(jìn)行批次A的結(jié)批動(dòng)作,批次B重復(fù)上述過程完成測(cè)試

圖4.2是連續(xù)生產(chǎn)的流程圖,圖中批次A先開始開批動(dòng)作然后開始測(cè)試批次A的完整測(cè)試盤,在測(cè)試過程中批次B進(jìn)行開批,在開始測(cè)批次B的零盤的同時(shí)完成批次A的結(jié)批動(dòng)作,最后是批次B的結(jié)批動(dòng)作。整個(gè)過程中,只有開始和結(jié)束的開結(jié)批動(dòng)作,機(jī)臺(tái)屬于空閑狀態(tài),其余時(shí)間機(jī)臺(tái)都用來生產(chǎn)。

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第5章效果評(píng)估及建議

5.1論文總結(jié)

本論文以實(shí)際工作中遇到的困難為出發(fā)點(diǎn),引發(fā)了對(duì)提高測(cè)試機(jī)設(shè)備利用率的思考。通過對(duì)產(chǎn)業(yè)的分析可以得出,由于測(cè)試設(shè)備的昂貴和測(cè)試時(shí)間的不斷增長(zhǎng),使得測(cè)試的成本在整個(gè)半導(dǎo)體制造工序占比越來越高,從而也凸顯了設(shè)備利用率提高的價(jià)值。

本文通過對(duì)比不同的批量對(duì)傳統(tǒng)的邏輯芯片測(cè)試和半導(dǎo)體存儲(chǔ)芯片測(cè)試的差別,揭示了半導(dǎo)體存儲(chǔ)芯片特有的零盤浪費(fèi)。本文利用OEE為衡量方法,通過瀑布圖,柏拉圖等分析工具也進(jìn)一步確立了零盤浪費(fèi)是存儲(chǔ)忘片利用率低的主要原因。

通過對(duì)生產(chǎn)機(jī)臺(tái)和流程的研究,本論文提出了使用連續(xù)生產(chǎn)的方式降低零盤的浪費(fèi),并且深入討論了連續(xù)生產(chǎn)的效果和實(shí)現(xiàn)的具體方法。

參考文獻(xiàn)（略）