CN103700022A - 一种半导体生产调度方法和装置 - Google Patents

Abstract

本发明的第一方面提供了一种半导体产品生产调度方法和装置，用于半导体产品生产过程的待加工lot分派控制，第二方面提供了一种半导体产品生产调度方法应用于半导体产品生产过程的投料控制。该两方面提供的半导体产品生产调度方法和装置基于半导体加工中层的概念，由于加工产品从机台组上加工完毕会从该机台组上离开，即从该机台组上释放，本发明的两方面提供的半导体产品生产调度方法和装置考虑了机台组上待加工产品的释放对待加工产品的分派加工的影响，从而使得在制品库存量得到较好的控制，缩短了半导体产品的平均生产周期，降低了在制品库存方差。

Description

一种半导体生产调度方法和装置

技术领域

本发明涉及生产自动化调度领域，尤其涉及一种半导体生产调度方法和装置。

背景技术

近年来，随着超大规模集成电路技术的广泛应用，以及相关信息、通讯电子产业的高速进步，半导体产业蓬勃发展。作为新兴的战略性工业，半导体产业的技术水平和发展规模已经成为衡量一个国家经济发展和科技进步的重要标志，对于国家的综合实力起着巨大的影响和推动作用。

半导体制造过程被认为是当今最复杂的制造过程之一，具有生产周期长、可重入、重加工、生产高度不确定性以及多生产指标优化的特点。这些特点给半导体生产制造带来了很大的难度，传统的依靠人工经验的生产调度方式在应对这类复杂问题时，只能够确保生产的连续性，而很难综合考虑多个最优生产目标。因此，先进的生产调度技术对于半导体制造业所产生的经济效益的影响尤为重大，比如若将在制品库存降低1%，则会减少数百万元的成本；而将平均生产周期缩短1%，则会增加数千万元的产能。

半导体生产调度问题本质上是一类复杂的车间调度问题，即针对一项可分解的生产任务，探讨在尽可能满足约束条件（如交货期、工艺路线和资源情况等）的前提下，通过为每道工序选择最合适的机器，以及确定每个机器组前所有待加工任务的加工次序，以获得平均生产周期、在制品水平、产出率等性能指标的最优化。半导体生产厂商主要通过晶圆投料控制策略和分派控制策略来实现半导体生产制造过程的优化调度。投料控制策略解决了在实时运作的生产线中，何时释放以及释放何种lot（由多片晶圆组成的基本生产单元）进入生产线加工的问题；分派控制策略解决了机台组前待加工的lot（由多片晶圆组成的基本生产单元）的最优加工次序的问题。

在半导体生产调度领域，研究人员和技术专家们已经提出了一些新颖的方法。现有的半导体生产调度方法，多集中于如何优化加工机台组前lot（由多片晶圆组成的基本生产单元）的加工次序（分派策略）以使得最终的生产性能指标（平均生产周期、在制品库存量等）最优，而忽略了lot（由多片晶圆组成的基本生产单元）的释放策略即生产线上从某一机台组上加工完毕的lot量也会对这些生产性能指标（平均生产周期、在制品库存量等）产生影响。

发明内容

有鉴于此，本发明的第一方面提供了一种半导体生产调度方法和装置，用于半导体产品生产过程的待加工lot向生产线的机台组分派加工，以考虑lot的释放策略对半导体产品的生产性能指标产生影响。

本发明的第二方面提供了另外一种半导体生产调度方法和装置，用于半导体产品生产过程投料控制。

为了解决上述技术问题，本发明采用了如下技术方案：

一种半导体产品生产调度方法，所述半导体生产调度方法基于半导体产品流动层间平衡模型，所述半导体产品流动层间平衡流动模型为：

V_ijk(t+Δt)＝V_ijk(t)+L_ijk,in(t)-L_ijk,out(t)；

其中，V_ijk(t+Δt)是在时刻t+Δt，第i产品种类的lot在第j台机台组M_j的第k层上的数量，V_ijk(t)是在时刻t，第i产品种类的lot在第j台机台组M_j上的第k层上的数量，L_ijk,in(t)为第i产品种类的lot在时间间隔[t,t+Δt]内进入第j台机台组M_j的第k层的lot数量，L_ijk,out(t)为第i产品种类的lot在时间间隔[t,t+Δt]离开第j台机台组M_j的第k层的lot数量；

所述调度方法包括以下步骤，

确定在平稳状态下相同种类产品在相同机台组的每相邻两层累积加工完毕的lot量的标准差值；

计算预定时间段内相同种类产品在相同机台组的各层上实际累积加工完毕的lot量；

比较所述预定时间段内相同种类产品在相同机台组的第1层上实际累积加工完毕的lot量、每相邻两层的后一层上实际累积加工完毕的lot量与该相邻两层的标准差值之和的大小，得出所述第1层上实际累积加工完毕的lot量以及各个每相邻两层的后一层上实际累积加工完毕的lot量与该相邻两层的标准差值之和中的最小数值；

分派所述最小数值所属层的lot进入机台组加工；

其中，所述层定义为一个lot在整个生产流程中从离开预定机台组到下一次重新回到该预定机台组的过程。

可选的，满足所述平稳状态的条件是：

$\underset{T1}{\overset{T2}{\mathrm{\Σ}}}{l}_{\mathrm{ijk}}\left(k\right)-\underset{T1}{\overset{T2}{\mathrm{\Σ}}}{l}_{\mathrm{ij}(k+1)}\left(t\right)={\mathrm{\Δl}}_{\mathrm{ijk},(k+1)};$

其中，l_ijk(t)为第i种类产品在t时刻从第j台机台组M_j的第k层上加工完毕的lot的数量，为第i种类产品在时间段[T2-T1]内从第j台机台组M_j的第k层上累积加工完毕的lot的数量，l_ij(k+1)(t)为第i种类产品在t时刻从第j台机台组M_j的第k+1层上加工完毕的lot的数量，

为第i种类产品在时间段[T2-T1]内从第j台机台组M_j的第k+1层上累积加工完毕的lot的数量，Δl_ijk(k+1)为在平稳状态下第i种类产品在第j台机台组的每相邻两层中的第k层与第k+1层累积加工完毕的lot的标准差值。

可选的，所述Δl_ijk(k+1)通过生产线在初始加工的预定时间段内统计获得。

一种半导体产品生产调度装置，所述半导体生产调度装置基于半导体产品流动层间平衡模型，所述半导体产品流动层间平衡流动模型为：

V_ijk(t+Δt)＝V_ijk(t)+L_ijk,in(t)-L_ijk,out(t)；

其中，V_ijk(t+Δt)是在时刻t+Δt，第i产品种类的lot在第j台机台组M_j第k层上的数量，V_ijk(t)是在时刻t，第i产品种类的lot在第j台机台组M_j上第k层上的数量，L_ijk,in(t)为第i产品种类的lot在时间间隔[t,t+Δt]内进入第j台机台组M_j的第k层的lot数量，L_ijk,out(t)为第i产品种类的lot在时间间隔[t,t+Δt]离开第j台机台组M_j的第k层lot数量；

所述调度装置包括，

确定单元，用于确定在平稳状态下相同种类产品在相同机台组的每相邻两层累积加工完毕的lot的标准差值；

计算单元，用于计算预定时间段内相同种类产品在相同机台组的各层上实际累积加工完毕的lot量；

比较单元，用于比较所述预定时间段内相同种类产品在相同机台组的第1层上实际累积加工完毕的lot量以及每相邻两层的后一层上实际累积加工完毕的lot量与该相邻两层的标准差值之和的大小，得出所述第1层上实际累积加工完毕的lot量以及各个每相邻两层的后一层上实际累积加工完毕的lot量与该相邻两层的标准差值之和中的最小数值；

分派单元，用于分派所述最小数值所属层的lot进入机台组加工；

其中，所述层定义为一个lot在整个生产流程中从离开预定机台组到下一次重新回到该预定机台组的过程。

可选的，满足所述平稳状态的条件是：

$\underset{T1}{\overset{T2}{\mathrm{\Σ}}}{l}_{\mathrm{ijk}}\left(k\right)-\underset{T1}{\overset{T2}{\mathrm{\Σ}}}{l}_{\mathrm{ij}(k+1)}\left(t\right)={\mathrm{\Δl}}_{\mathrm{ijk},(k+1)};$

其中，l_ijk(t)为第i种类产品在t时刻从第j台机台组M_j的第k层上加工完毕的lot的数量，

为第i种类产品在时间段[T2-T1]内从第j台机台组M_j的第k层上累积加工完毕的lot的数量，l_ij(k+1)(t)为第i种类产品在t时刻从第j台机台组M_j的第k+1层上加工完毕的lot的数量，为第i种类产品在时间段[T2-T1]内从第j台机台组M_j的第k+1层上累积加工完毕的lot的数量，Δl_ijk(k+1)为在平稳状态下第i种类产品在第j台机台组的每相邻两层第k层与第k+1层累积加工完毕的lot的标准差值。

可选的，所述Δl_ijk(k+1)通过生产线在初始加工的预定时间段内统计获得。

一种半导体产品生产调度方法，包括，

A1、获取生产线上的当前lot数量对生产线的当前负载I_curr；

A2、判断当前负载I_curr是否超过生产线上的在线阈值I_max，如果是，执行步骤A4，如果否，执行步骤A3；其中，所述在线阈值I_max的值为预先设定的值；

A3、向生产线中投放一个lot，并将当前负载I_curr进行第一次更新；

A4、等待预设时间间隔；

A5、判断位于最近瓶颈机台组第一层范围内的lot是否从生产线上的一个机台组上离开，如果是，执行步骤A6；其中，所述瓶颈机台组是根据经验值预先设定的生产线上的至少一台机台组；所述最近瓶颈机台组为新投放的lot在加工流程中最先达到的瓶颈机台组；

A6：对生产线上的当前负载进行第二次更新，并返回执行步骤A2；

其中，所述层定义为一个lot在整个生产流程中从离开预定机台组到下一次重新回到该预定机台组的过程。

可选的，所述判断位于最近瓶颈机台组第一层范围内的lot是否从生产线上的一个机台组上离开，还包括，如果否，返回执行步骤A2。

可选的，将当前负载I_curr进行第一次更新，具体为，通过下述公式将当前负载I_curr进行第一次更新，

I_curr=I_curr+T，其中，T为新投放的lot从进入生产线到第一次访问最近瓶颈机台组这一过程，在所有机台组上加工时间之和。

可选的，当步骤A5中从生产线上的一个机台组上离开的lot的产品种类为第i产品种类，机台组为第j台机台组时，所述对生产线上的当前负载进行第二次更新，具体为：

I_curr=I_curr-t_ijk，

其中，t_ijk为第i产品种类的lot第k次进入第j台机台组的加工时间。

可选的，所述在线阈值I_max根据瓶颈机台组在生产流程的位置动态地调节，若瓶颈机台组在生产流程的前半段，将在线阈值I_max调小，若瓶颈机台组在生产流程的后半段，将在线阈值I_max调大。

一种半导体产品生产调度装置，包括，

获取单元，用于获取生产线上的当前lot数量对生产线的当前负载I_curr;

第一判断单元，用于判断当前负载I_curr是否超过生产线上的在线阈值I_max;其中，所述在线阈值I_max的值为预先设定的值；

投料单元，用于当当前负载I_curr未超过生产线上的在线负载I_max时，向生产线中投放一个lot；

第一更新单元，用于当向生产线上投放一个lot时，对生产线上的当前负载I_curr进行第一次更新；

等待单元，用于等待预设时间间隔；

第二判断单元，用于判断位于最近瓶颈机台组第一层范围内的lot是否从生产线上的一个机台组上离开；其中，所述瓶颈机台组是根据经验值预先设定的生产线上的至少一台机台组；所述最近瓶颈机台组为新投放的lot在加工流程中最先达到的瓶颈机台组；

第二更新单元，用于当位于最近瓶颈机台组第一层范围内的lot从生产线上的一个机台组上离开时，对生产线上的当前负载进行第二次更新，并返回执行判断当前负载I_curr是否超过生产线上的在线阈值I_max的步骤；

其中，所述层定义为一个lot在整个生产流程中从离开预定机台组到下一次重新回到该预定机台组的过程。

可选的，还包括，

返回单元，用于当位于最近瓶颈机台组第一层范围内的lot没有从生产线上的一个机台组上离开，返回执行判断当前负载I_curr是否超过生产线上的在线阈值I_max的步骤。

本发明相较于现有技术，具有以下有益效果：

一方面，基于层的概念，本发明的第一方面提供的半导体产品生产调度方法，应用于半导体产品生产过程的待加工lot分派控制。该半导体产品生产调度方法首先通过计算比较预定时间段内相同产品类产品在相同机台组的第1层上实际累积加工完毕的lot量以及每相邻两层的后一层上实际累积加工完毕的lot量与该相邻两层的标准差值之和的大小，得出其最小数值；然后分派所述最小数值所属层的lot进入机台组加工，以使相同产品类产品在同一机台组的同一层上一段时间间隔内的流入量近似等于流出量，达到半导体生产的平稳状态。这种生产调度方法，通过调节相同机台组、相同产品类型层与层之间累积加工完毕的在制品库存数量的差值，达到理想的生产线状态。由于待加工产品在机台组上加工完毕会从该机台组上离开，所以，本发明所述的生产调度方法考虑了机台组上待加工产品的释放对待加工产品的分派加工的影响，从而使得在制品库存量得到较好的控制，缩短了半导体产品的平均生产周期，降低了在制品库存方差。

另一方面，基于层的概念，本发明的第二方面提供的半导体产品生产调度方法，该生产调度方法应用于半导体产品生产过程的投料控制，其根据生产线上的当前lot量对生产线的当前负载决定是否向生产线投料，并对生产线上的负载进行更新。因此，相较于现有技术按固定时间间隔向生产线投料的方法，本发明的第二方面提供的半导体产品生产调度方法，考虑了待加工产品的释放对生产线负载的影响，根据生产线上的负载来决定是否向生产线上投料，这种投料方法使得生产线上的在制品库存量得到较好的控制，缩短了半导体产品的平均生产周期，降低了在制品库存方差。

附图说明

为了清楚地理解本发明实施例的具体实施方式，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明实施例一的简化的半导体生产晶圆分层流动模型示意图；

图2是本发明实施例一的半导体产品生产调度方法流程示意图；

图3是本发明实施例一的半导体产品生产调度装置示意图；

图4是本发明实施例二的半导体产品生产调度方法流程示意图；

图5是本发明实施例二的半导体产品生产调度装置示意图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

为了清楚地理解本发明实施例的具体实施方式，首先定义本发明中用到的一些半导体生产中常用的概念。

机台组：机台组为产品加工的载体。设整个半导体生产线有m个机台组M_j(j=1,2,...,m)，每台机台组M_j有自己的编号、批操作号、最大批尺寸和最小批尺寸。

产品：设整个半导体生产线生产n种不同的产品P_i(i=1,2,...,n)。每种产品的流程是确定的，产品经过的机台组也是确定的。

流程：产品P_i在生产线的加工流程是指P_i从进入产线，经历若干个机台组加工到完成生产的过程。

lot：lot由一定数量的wafer(晶圆)组成的基本生产单元，每个lot对应一个lot_ID，同时与某种产品种类编号相对应。

缓冲器：缓冲器定义为存放lot的中间储存架。当机台处于忙碌状态时，若有lot到达，就将lot暂存于缓冲器中。为了方便叙述本发明提出的生产调度方法，第j台机台组定义为M_j，定义它的缓冲器为b_ijk,其中，i为产品类型号,i=1,2...,n,j为机台组编号，j=1,2,...,m,k为loti截止目前重入机台组M_j的次数，k=1,2,...r_ij。

层：层是半导体生产制造过程中很重要的一个概念，也是本发明提出的生产调度方法的基点。层的概念是由机台的可重入特性决定的。我们把一个lot在整个生产流程中从离开某机台组到下一次重新回到该机台组这一过程定义为一层。可以看出，层是针对机台组来讨论的。如果lot_i重入机台组M_j r_ij次，则在机台组M_j,lot_i有r_ij层。

实施例一

为了清楚地理解本发明实施例的半导体产品生产调度方法，图1示出了一个简化的半导体生产晶圆分层流动模型，在该分层流动模型中，共有5个机台组M₁、M₂、M₃、M₄和M₅，加工3种不同类型的产品lot₁、lot₂、lot₃。每种产品的生产流程均为：

In->M₁->M₃->M₅->M₄->M₂->M₅->out。

从生产流程可以看出，每种产品都要经过机台组M₅两次，即对机台组M₅而言，各产品均有两层。

在半导体产品生产过程中，当生产线处于平稳状态时，对某一机台组的某一层来说，如第j台机台组的第k层，第i产品类型的产品lot_i在预定时间间隔[t,t+Δt]内，流入该机台组的第k层的lot数量近似等于从该机台组的第k层流出的数量，即L_ijk,in(t)≈L_ijk,out(t)。此时，整个生产线都在平稳地生产，实际的在制品库存数量也得到了很好的控制，同时lot平均生产周期的波动也比较小，这正是半导体生产厂家所期望的生产线状态。然而，由于实际生产线的复杂性和不稳定性（如不能预期的机器维修、工件的再次加工等等），一直保持理想的生产状态是很困难的。

本发明提供的基于晶圆流动层间平衡模型的半导体产品生产调度方法通过调节相同机台组、相同产品类型相邻层与层之间累积加工完毕出来的lot数量的差值，来间接达到L_ijk,in(t)≈L_ijk,out(t)，使生产线向理想的平稳状态靠拢。

本发明提供的半导体产品生产调度方法基于的半导体产品流动层间平衡模型为在时刻t+Δt，相同产品种类的产品在相同机台组上的某一层（为了方便描述，称为预设层）上的lot量等于在时刻t该相同产品种类的产品在该相同机台组上的预设层上的lot量与离散时间间隔[t,t+Δt]内进出该预设层的lot量差值之和。用公式表示如下：

V_ijk(t+Δt)＝V_ijk(t)+L_ijk,in(t)-L_ijk,out(t)   （1）；

其中，V_ijk(t+Δt)是在时刻t+Δt，第i产品种类的lot在第j台机台组M_j第k层上的数量，V_ijk(t)是在时刻t，第i产品种类的lot在第j台机台组M_j上第k层上的数量，L_ijk,in(t)为第i产品种类的lot在时间间隔[t,t+Δt]内进入第j台机台组M_j的第k层的lot数量，L_ijk,out(t)为第i产品种类的lot在时间间隔[t,t+Δt]离开第j台机台组M_j的第k层lot数量。

当机台组M_j空闲时，即机台组M_j没有加工任务时，若M_j的缓冲器里面有lot在等待加工，则分派控制策略将决定分派M_j中哪一个缓冲器中的lot到机台上加工。结合公式(1)，分派控制策略通过控制L_ijk,out(t)的值从而达到优化在制品库存总量的目的，同时平均生产周期、排队时间、机台利用率等指标也会得到相应的优化。优化的分派控制策略目标函数可以用下面的公式（2）描述：

$\mathrm{Minimize}\underset{t}{\mathrm{\Σ}}\underset{j}{\mathrm{\Σ}}\underset{i}{\mathrm{\Σ}}\underset{k}{\mathrm{\Σ}}{V}_{\mathrm{ijk}}\left(t\right),$

s.t.

t＝1,...,t_f,j＝1,...,m,i＝1,...,n,k＝1,...,r_ij   (2)

由于实际的半导体生产线非常复杂，用数学规划的方法对公式(2)进行优化在实际中是不可行的。

本发明提出一种基于晶圆流动层间平衡的启发式分派控制策略来优化半导体生产线调度。该策略旨在通过调节机台组每一层的lot数量接近生产线稳定状态下的标准层间lot数量差，从而降低在制品库存的平均值，同时平均生产周期、排队时间、机台利用率等指标也会得到相应的提升。

以第i种类产品在第j台机台组的加工为例说明：

设定，第i种类产品在第j台机台组M_j上的层数为r_ij，即第i种类产品需要第j台机台组M_j上加工r_ij次。

具体地，本发明提供的半导体产品生产调度方法，包括以下步骤：

S21、确定在平稳状态下第i种类产品在第j台机台组的每相邻两层累积加工完毕的lot的标准差值Δl_ijk(k+1)，1≤k≤r_ij-1；

当整个半导体生产线达到理想的平稳状态时，满足以下条件：

$\underset{T1}{\overset{T2}{\mathrm{\Σ}}}{l}_{\mathrm{ijk}}\left(t\right)-\underset{T2}{\overset{T2}{\mathrm{\Σ}}}{l}_{\mathrm{ij}(k+1)}\left(t\right)={\mathrm{\Δl}}_{\mathrm{ijk},(k+1)}---\left(3\right);$

其中，l_ijk(t)为第i种类产品在t时刻从第j台机台组M_j的第k层上加工完毕的lot的数量，

为第i种类产品在时间段[T2-T1]内从第j台机台组M_j的第k层上累积加工完毕的lot的数量，l_ij(k+1)(t)为第i种类产品在t时刻从第j台机台组M_j的第k+1层上加工完毕的lot的数量，

为第i种类产品在时间段[T2-T1]内从第j台机台组M_j的第k+1层上累积加工完毕的lot的数量，Δl_ijk(k+1)为在平稳状态下第i种类产品在第j台机台组的每相邻两层第k层与第k+1层累积加工完毕的lot的标准差值。

在公式（3）中，第k+1层与第k层为相邻两层，其中，第k+1层为预设层，为第k层的后一层，第k层为该第k+1层的前一层。

公式（3）表示的涵义是，在平稳状态下，在预定时间段内，第i种类产品在第j台机台组M_j的第k层上实际累积加工完毕的lot量与第k+1层上实际累积加工完毕的lot量之差等于相邻两层第k层与第k+1层累积加工完毕的lot数量的标准差值。

具体地，本步骤确定在平稳状态下，第i种类产品在第j台机台上的每相邻两层累积加工完毕的lot的标准差值用通式表示为Δl_ijk(k+1)，1≤k≤r_ij-1。其中，Δl_ijk(k+1)为第k层与第k+1层相邻两层累积加工完毕的lot的标准差值。具体地，该标准差值可以为Δl_ij12、Δl_ij23、Δl_ij34、……、

需要说明的是，当生产线处于平稳状态时，在任意一段时间间隔内，同一相邻两层的标准差值Δl_ijk(k+1)相等。

由于在生产开始的一段时间段内，整个生产线通常比较平滑，即不会出现产品过多堵塞的现象，也不会出现大量机器闲置、生产线稀疏等现象，因此，上述平稳状态下每相邻两层累积加工完毕的lot的标准差值Δl_ijk(k+1)可以通过统

计生产线在初始加工的预定时间段内获得。当然，该标准差值Δl_ijk(k+1)也可以是工作人员总结经验得出的经验值。

S22、计算预定时间段[T2-T1]内第i种类产品在第j台机台组Mj的每层上分别实际累积加工完毕的lot量

具体地，计算从时刻T1到时刻T2这段预定时间段[T2-T1]内第i种类产品在第j台机台组M_j的第1层、第2层、…第k层、…、第r_ij层上实际累积加工完毕的lot量，该第i种类产品在第j台机台组M_j的各层上实际累积加工完毕的lot量的通式为

其中，1≤k≤r_ij。

S23、比较在预定时间段[T2-T1]内第i种类产品在第j台机台组Mj的第1层上实际累积加工完毕的lot量

每相邻两层的后一层上实际累积加工完毕的

lot量

与该相邻两层上平稳状态下累积加工完毕的标准差值Δl_ijk(k+1)之和

的大小，得出其最小数值。

该最小数值用公式表示为：

$\min \{\underset{T1}{\overset{T2}{\mathrm{\Σ}}}{l}_{\mathrm{ij}1}\left(t\right),(\underset{T1}{\overset{T2}{\mathrm{\Σ}}}{l}_{\mathrm{ij}2}\left(t\right)+{\mathrm{\Δl}}_{\mathrm{ij}\mathrm{1,2}}),\·\·\·,(\underset{T1}{\overset{T2}{\mathrm{\Σ}}}{l}_{\mathrm{ij}(k+1)}\left(t\right)+{\mathrm{\Δl}}_{\mathrm{ijk},(k+1)}),\·\·\·,(\underset{T1}{\overset{T2}{\mathrm{\Σ}}}{l}_{{\mathrm{ijr}}_{\mathrm{ij}}}\left(t\right)+{\mathrm{\Δl}}_{\mathrm{ij}(\mathrm{rij}-1),r_{\mathrm{ij}}}),(\underset{T1}{\overset{T2}{\mathrm{\Σ}}}{l}_{\mathrm{ij}(k+1)}\left(t\right)+{\mathrm{\Δl}}_{\mathrm{ijk}(k+1)})$ 。

S24、将所述最小数值所属层的lot进入机台组加工：

由于整个半导体生产线达到理想的平稳状态时，满足以下条件：

$\underset{T1}{\overset{T2}{\mathrm{\Σ}}}{l}_{\mathrm{ijk}}\left(k\right)-\underset{T1}{\overset{T2}{\mathrm{\Σ}}}{l}_{\mathrm{ij}(k+1)}\left(t\right)={\mathrm{\Δl}}_{\mathrm{ijk},(k+1)};$ 即， $\underset{T1}{\overset{T2}{\mathrm{\Σ}}}{l}_{\mathrm{ijk}}\left(k\right)-\underset{T1}{\overset{T2}{\mathrm{\Σ}}}{l}_{\mathrm{ij}(k+1)}\left(t\right)={\mathrm{\Δl}}_{\mathrm{ijk},(k+1)}.$

如果

则说明在时间段[T2-T1]内，从第j台机台组Mj的第k层出来的第i种类产品的lot数量减去第k+1层出来的lot数量大于标准差值Δl_ijk(k+1)。此时，如果分派第k层的第i种类产品的lot进入第j台机台组加工，则会使得

与

差值会越来越大，离理想平稳状态会越来越远，所以应分派第k+1层的第i种类产品的lot进入机台组M_j加工。以此类推，在多层情况下决定哪一层的lot进入机台加工的时候，应选择

和各个 $(\underset{T1}{\overset{T2}{\mathrm{\Σ}}}{l}_{\mathrm{ij}(k+1)}\left(t\right)+{\mathrm{\Δl}}_{\mathrm{ijk}(k+1)})$ 之和的最小值，即

$\min \{\underset{T1}{\overset{T2}{\mathrm{\Σ}}}{l}_{\mathrm{ij}1}\left(t\right),(\underset{T1}{\overset{T2}{\mathrm{\Σ}}}{l}_{\mathrm{ij}2}\left(t\right)+{\mathrm{\Δl}}_{\mathrm{ij}\mathrm{1,2}}),\·\·\·,(\underset{T1}{\overset{T2}{\mathrm{\Σ}}}{l}_{\mathrm{ij}(k+1)}\left(t\right)+{\mathrm{\Δl}}_{\mathrm{ijk},(k+1)}),\·\·\·,(\underset{T1}{\overset{T2}{\mathrm{\Σ}}}{l}_{{\mathrm{ijr}}_{\mathrm{ij}}}\left(t\right)+{\mathrm{\Δl}}_{\mathrm{ij}(\mathrm{rij}-1),r_{\mathrm{ij}}}),(\underset{T1}{\overset{T2}{\mathrm{\Σ}}}{l}_{\mathrm{ij}(k+1)}\left(t\right)+{\mathrm{\Δl}}_{\mathrm{ijk}(k+1)})$

本步骤为了使整个生产线向平稳趋势靠拢，将上述得到的最小数值所属层的lot分派至机台组M_j加工。

以上为本发明实施例提供的半导体产品生产调度方法，该生产调度方法应用于待加工产品的分派控制。本发明实施例提供的半导体产品生产调度方法基于半导体产品的生产特点，即一个产品可能会多次进出同一台机台组加工，提出了层的概念。基于此，本发明的半导体产品生产调度方法基于半导体层间平衡模型向满足该条件

$\underset{k+1}{\min }\{\underset{T1}{\overset{T2}{\mathrm{\Σ}}}{l}_{\mathrm{ij}1}\left(t\right),(\underset{T1}{\overset{T2}{\mathrm{\Σ}}}{l}_{\mathrm{ij}2}\left(t\right)+{\mathrm{\Δl}}_{\mathrm{ij}\mathrm{1,2}}),\·\·\·,(\underset{T1}{\overset{T2}{\mathrm{\Σ}}}{l}_{\mathrm{ij}(k+1)}\left(t\right)+{\mathrm{\Δl}}_{\mathrm{ijk},(k+1)}),\·\·\·,(\underset{T1}{\overset{T2}{\mathrm{\Σ}}}{l}_{{\mathrm{ijr}}_{\mathrm{ij}}}\left(t\right)+{\mathrm{\Δl}}_{\mathrm{ij}(\mathrm{rij}-1),r_{\mathrm{ij}}}),(\underset{T1}{\overset{T2}{\mathrm{\Σ}}}{l}_{\mathrm{ij}(k+1)}\left(t\right)+{\mathrm{\Δl}}_{\mathrm{ijk}(k+1)})$ 的层上分派待加工的lot，以减少相同产品类型各相邻层之间累积加工完毕的在制品库存数量的差距，使生产线向平稳趋势靠拢。通过本发明提供的半导体产品生产调度方法，使得在制品库存量得到较好的控制，缩短了半导体产品的平均生产周期，降低了在制品库存方差。

上述实施例以第i产品种类在第j台机台组上的加工为例进行说明。实际上，本发明实施例提供的半导体产品生产调度方法适用于相同产品类型产品在其任意一台机台组上的分派。例如，当一个产品种类的生产线上有N台机台组上，则上述调度方法可以应用于该产品种类产品的任意一台机台组上的分派控制。

基于上述实施例一所述的半导体产品生产调度方法，本发明实施例还提供了一种半导体产品生产调度装置。结合图3，对本发明实施例一对应的半导体产品生产调度装置进行描述。

需要说明的是，同实施例一所述的半导体产品生产调度方法相同，该半导体产品生产调度装置基于半导体产品流动层间平衡模型，所述半导体产品流动层间平衡流动模型为：

V_ijk(t+Δt)＝V_ijk(t)+L_ijk,in(t)-L_ijk,out(t)；

其中，V_ijk(t+Δt)是在时刻t+Δt，第i产品种类的lot在第j台机台组M_j第k层上的数量，V_ijk(t)是在时刻t，第i产品种类的lot在第j台机台组M_j上第k层上的数量，L_ijk,in(t)为第i产品种类的lot在时间间隔[t,t+Δt]内进入第j台机台组M_j的第k层的lot数量，L_ijk,out(t)为第i产品种类的lot在时间间隔[t,t+Δt]离开第j台机台组M_j的第k层lot数量。

如图3所示，该半导体产品生产调度装置包括以下单元，

确定单元31，用于确定在平稳状态下相同种类产品在相同机台组的每相邻两层累积加工完毕的lot的标准差值；

计算单元32，用于计算预定时间段内相同种类产品在相同机台组的各层上实际累积加工完毕的lot量；

比较单元33，用于比较相同种类产品在相同机台组的第1层上实际累积加工完毕的lot量以及每相邻两层的后一层上实际累积加工完毕的lot量与该相邻两层的标准差值之和的大小，得出所述第1层上实际累积加工完毕的lot量以及各个每相邻两层的后一层上实际累积加工完毕的lot量与该相邻两层的标准差值之和中的最小数值；

分派单元34，用于分派所述最小数值所属层的lot进入机台组加工；

其中，所述层定义为一个lot在整个生产流程中从离开预定机台组到下一次重新回到该预定机台组的过程。

在该半导体产品生产调度装置中，满足所述平稳状态的条件是：

$\underset{T1}{\overset{T2}{\mathrm{\Σ}}}{l}_{\mathrm{ijk}}\left(k\right)-\underset{T1}{\overset{T2}{\mathrm{\Σ}}}{l}_{\mathrm{ij}(k+1)}\left(t\right)={\mathrm{\Δl}}_{\mathrm{ijk},(k+1)};$

其中，l_ijk(t)为第i种类产品在t时刻从第j台机台组M_j的第k层上加工完毕的lot的数量，

为第i种类产品在时间段[T2-T1]内从第j台机台组M_j的第k层上累积加工完毕的lot的数量，l_ij(k+1)(t)为第i种类产品在t时刻从第j台机台组M_j的第k+1层上工完毕的lot的数量，

为第i种类产品在时间段[T2-T1]内从第j台机台组M_j的第k+1层上累积加工完毕的lot的数量，Δl_ijk(k+1)为在平稳状态下第i种类产品在第j台机台组的每相邻两层第k层与第k+1层累积加工完毕的lot的标准差值。

另外，由于在生产开始的一段时间段内，整个生产线通常比较平滑，即不会出现产品过多堵塞的现象，也不会出现大量机器闲置、生产线稀疏等现象，因此，上述平稳状态下每相邻两层累积加工完毕的lot的标准差值Δl_ijk(k+1)可以通过统计生产线在初始加工的预定时间段内获得。当然，该标准差值Δl_ijk(k+1)也可以是工作人员总结经验得出的经验值。

该半导体产品生产调度装置能够调节相同种类产品在相同机台组上的不同层之间的差距，从

和各个

之间的最小值所在的层上分派代加工产品，从而使生产线向平稳趋势靠拢。这种调度装置使得在制品库存量得到较好的控制，缩短了半导体产品的平均生产周期，降低了在制品库存方差。

基于上述层的概念，本发明实施例还提供了另外一种半导体产品生产调度方法，该生产调度方法应用于半导体产品加工工艺中的投料控制。

实施例二

结合图4对本发明实施例二的半导体产品生产调度方法进行详细描述。

该半导体生产调度方法包括以下步骤：

S41、获取生产线上的当前lot数量对生产线的当前负载I_curr：

首先，需要说明的是，负载是生产线上的当前lot到第一次达到瓶颈机台组的过程中，在所有机台组上加工时间之和。所以生产线上的当前lot数量对生产线的当前负载I_curr的量纲与时间相同。所述瓶颈机台组为预先设定的机台组。在一条生产线上，可以设置多个瓶颈机台组。瓶颈机台组中的机台定义为那些实际加工能力小于实际生产负载的机台。半导体生产中会存在这样的一些机台组。

当当前生产线上的当前lot为多个时，该当前负载I_curr为每个lot对生产线产生的负载之和。由于每个lot的加工过程可能不同，或者出于不同的层，所以每个lot产生的负载也不相同。

S42、判断当前负载I_curr是否超过生产线上的在线阈值I_max：

判断当前负载I_curr是否超过生产线上的在线阈值I_max，如果是，执行步骤S44，如果否，顺序执行步骤S43.

所述在线阈值I_max的值为预先设定的值；所述在线阈值I_max根据待加工产品距离最近的瓶颈机台组在生产流程的位置动态地调节，若瓶颈机台组在生产流程的前半段，将在线阈值I_max调小，若瓶颈机台组在生产流程的后半段，将在线阈值I_max调大。

S43、向生产线中投放一个lot，并将当前负载I_curr进行第一次更新：

向生产线上投放一个待加工的lot，由于生产线上增加了一个lot，则该生产线上的当前负载也会增加，所以需要对生产线上的当前负载I_curr进行第一次更新。设定该lot的产品类型为P_i，则当前负载I_curr可以按照下述公式进行更新：

I_curr=I_curr+Ti。

其中，Ti为新投放的lot从进入生产线到第一次访问瓶颈机台组这一过程中，在所有机台组上的加工时间之和。

S44、等待预设时间间隔：

等待预设时间间隔，也就是暂停向生产线上投放待加工的lot。

S45、判断位于最近瓶颈机台组第一层范围内的lot是否从生产线上的一个机台组上离开：

需要说明的是，所述最近瓶颈机台组为新投放的lot在加工流程中最先达到的瓶颈机台组。

本步骤具体地，判断位于最近瓶颈机台组的第一层范围内的lot是否从生产线上的一个机台组上离开，如果是，顺序执行步骤S46，如果否，返回执行步骤S42。

S46、对生产线上的当前负载进行第二次更新，并返回执行步骤S42：

由于存在lot从生产线上的一个机台组上离开，也即该离开的lot完成了一个加工制程，因此，对整个生产线来说，减轻了生产线的当前负载，所以需要对生产线的当前负载进行第二次更新。设定，从生产线上的第j台机台组上离开的lot的产品类型为第i产品类型，则生产线上的当前负载按照下述公式进行更新：

I_curr=I_curr-t_ijk，

其中，等号左边的I_curr为生产线上第二次更新后的当前负载，等号右边的I_curr为没有lot从机台组上离开时的生产线上的当前负载，t_ijk为从第j台机台组离开的第i种类产品的lot第k次进入第j台机台组M_j的加工时间。

I_curr=I_curr-t_ijk表明，若lot在某个机台组上完成加工，则说明越接近瓶颈机台组，生产线上的负载越小。

至此，为本发明实施例二提供的半导体产品生产调度方法，该生产调度方法用于向生产线上的投料控制。该半导体产品生产调度方法根据生产线上的在线负载来决定是否向生产线上投料，并对生产线上的负载进行更新。因此，相较于现有技术按固定时间间隔向生产线投料的方法，本发明实施例二提供的半导体产品生产调度方法，考虑了待加工产品的释放对生产线负载的影响，根据生产线上的负载来决定是否向生产线上投料，这种投料方法使得生产线上的在制品库存量得到较好的控制，缩短了半导体产品的平均生产周期，降低了在制品库存方差。

基于上述实施例二提供的半导体产品生产调度方法，本发明实施例还提供了一种半导体产品生产调度装置。需要说明的是，该半导体产品生产调度装置也是基于层的概念提出的。

如图5所示，该半导体产品生产调度装置，包括，

获取单元51，用于获取生产线上的当前lot数量对生产线的当前负载I_curr;

第一判断单元52，用于判断当前负载I_curr是否超过生产线上的在线阈值I_max;其中，所述在线阈值I_max的值为预先设定的值；

投料单元53，用于当当前负载I_curr未超过生产线上的在线负载I_max时，向生产线中投放一个lot；

第一更新单元54，用于当向生产线上投放一个lot时，对生产线上的当前负载I_curr进行第一次更新；

等待单元55，用于等待预设时间间隔；

第二判断单元56，用于判断位于最近瓶颈机台组第一层范围内的lot是否从生产线上的一个机台组上离开；其中，瓶颈机台组是根据经验值预先设定的生产线上的至少一台机台组；所述最近瓶颈机台组为新投放的lot在加工流程中最先达到的瓶颈机台组；

第二更新单元57，用于当位于最近瓶颈机台组第一层范围内的lot从生产线上的一个机台组上离开时，对生产线上的当前负载进行第二次更新，并返回执行判断当前负载I_curr是否超过生产线上的在线阈值I_max的步骤。

进一步地，该半导体产品生产调度装置，还可以包括，

返回单元58，用于当位于最近瓶颈机台组第一层范围内的lot没有从生产线上的一个机台组上离开，返回执行判断当前负载I_curr是否超过生产线上的在线阈值I_max的步骤。

对于装置而言，由于其基本对应于方法实施例，所以相关之处参见方法实施例的部分说明即可。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (13)

1.一种半导体产品生产调度方法，其特征在于，所述半导体生产调度方法基于半导体产品流动层间平衡模型，所述半导体产品流动层间平衡流动模型为：

V_ijk(t+Δt)＝V_ijk(t)+L_ijk,in(t)-L_ijk,out(t)；

其中，V_ijk(t+Δt)是在时刻t+Δt，第i产品种类的lot在第j台机台组M_j的第k层上的数量，V_ijk(t)是在时刻t，第i产品种类的lot在第j台机台组M_j上的第k层上的数量，L_ijk,in(t)为第i产品种类的lot在时间间隔[t,t+Δt]内进入第j台机台组M_j的第k层的lot数量，L_ijk,out(t)为第i产品种类的lot在时间间隔[t,t+Δt]离开第j台机台组M_j的第k层的lot数量；

所述调度方法包括以下步骤，

确定在平稳状态下相同种类产品在相同机台组的每相邻两层累积加工完毕的lot量的标准差值；

计算预定时间段内相同种类产品在相同机台组的各层上实际累积加工完毕的lot量；

比较所述预定时间段内相同种类产品在相同机台组的第1层上实际累积加工完毕的lot量、每相邻两层的后一层上实际累积加工完毕的lot量与该相邻两层的标准差值之和的大小，得出所述第1层上实际累积加工完毕的lot量以及各个每相邻两层的后一层上实际累积加工完毕的lot量与该相邻两层的标准差值之和中的最小数值；

分派所述最小数值所属层的lot进入机台组加工；

其中，所述层定义为一个lot在整个生产流程中从离开预定机台组到下一次重新回到该预定机台组的过程。

2.根据权利要求1所述的调度方法，其特征在于，满足所述平稳状态的条件是：

$\underset{T1}{\overset{T2}{\mathrm{\Σ}}}{l}_{\mathrm{ijk}}\left(k\right)-\underset{T1}{\overset{T2}{\mathrm{\Σ}}}{l}_{\mathrm{ij}(k+1)}\left(t\right)={\mathrm{\Δl}}_{\mathrm{ijk},(k+1)};$

其中，l_ijk(t)为第i种类产品在t时刻从第j台机台组M_j的第k层上加工完毕的lot的数量，为第i种类产品在时间段[T2-T1]内从第j台机台组M_j的第k层上累积加工完毕的lot的数量，l_ij(k+1)(t)为第i种类产品在t时刻从第j台机台组M_j的第k+1层上加工完毕的lot的数量，

为第i种类产品在时间段[T2-T1]内从第j台机台组M_j的第k+1层上累积加工完毕的lot的数量，Δl_ijk(k+1)为在平稳状态下第i种类产品在第j台机台组的每相邻两层中的第k层与第k+1层累积加工完毕的lot的标准差值。

3.根据权利要求1所述的调度方法，其特征在于，所述Δl_ijk(k+1)通过生产线在初始加工的预定时间段内统计获得。

4.一种半导体产品生产调度装置，其特征在于，所述半导体生产调度装置基于半导体产品流动层间平衡模型，所述半导体产品流动层间平衡流动模型为：

V_ijk(t+Δt)＝V_ijk(t)+L_ijk,in(t)-L_ijk,out(t)；

其中，V_ijk(t+Δt)是在时刻t+Δt，第i产品种类的lot在第j台机台组M_j第k层上的数量，V_ijk(t)是在时刻t，第i产品种类的lot在第j台机台组M_j上第k层上的数量，L_ijk,in(t)为第i产品种类的lot在时间间隔[t,t+?t]内进入第j台机台组M_j的第k层的lot数量，L_ijk,out(t)为第i产品种类的lot在时间间隔[t,t+Δt]离开第j台机台组M_j的第k层lot数量；

所述调度装置包括，

确定单元，用于确定在平稳状态下相同种类产品在相同机台组的每相邻两层累积加工完毕的lot的标准差值；

计算单元，用于计算预定时间段内相同种类产品在相同机台组的各层上实际累积加工完毕的lot量；

比较单元，用于比较所述预定时间段内相同种类产品在相同机台组的第1层上实际累积加工完毕的lot量以及每相邻两层的后一层上实际累积加工完毕的lot量与该相邻两层的标准差值之和的大小，得出所述第1层上实际累积加工完毕的lot量以及各个每相邻两层的后一层上实际累积加工完毕的lot量与该相邻两层的标准差值之和中的最小数值；

分派单元，用于分派所述最小数值所属层的lot进入机台组加工；

其中，所述层定义为一个lot在整个生产流程中从离开预定机台组到下一次重新回到该预定机台组的过程。

5.根据权利要求4所述的调度装置，其特征在于，满足所述平稳状态的条件是：

$\underset{T1}{\overset{T2}{\mathrm{\Σ}}}{l}_{\mathrm{ijk}}\left(k\right)-\underset{T1}{\overset{T2}{\mathrm{\Σ}}}{l}_{\mathrm{ij}(k+1)}\left(t\right)={\mathrm{\Δl}}_{\mathrm{ijk},(k+1)};$

其中，l_ijk(t)为第i种类产品在t时刻从第j台机台组M_j的第k层上加工完毕的lot的数量，为第i种类产品在时间段[T2-T1]内从第j台机台组M_j的第k层上累积加工完毕的lot的数量，l_ij(k+1)(t)为第i种类产品在t时刻从第j台机台组M_j的第k+1层上加工完毕的lot的数量，

为第i种类产品在时间段[T2-T1]内从第j台机台组M_j的第k+1层上累积加工完毕的lot的数量，Δl_ijk(k+1)为在平稳状态下第i种类产品在第j台机台组的每相邻两层第k层与第k+1层累积加工完毕的lot的标准差值。

6.根据权利要求4或5所述的调度方法，其特征在于，所述Δl_ijk(k+1)通过生产线在初始加工的预定时间段内统计获得。

7.一种半导体产品生产调度方法，其特征在于，包括，

A1、获取生产线上的当前lot数量对生产线的当前负载I_curr；

A2、判断当前负载I_curr是否超过生产线上的在线阈值I_max，如果是，执行步骤A4，如果否，执行步骤A3；其中，所述在线阈值I_max的值为预先设定的值；

A3、向生产线中投放一个lot，并将当前负载I_curr进行第一次更新；

A4、等待预设时间间隔；

A5、判断位于最近瓶颈机台组第一层范围内的lot是否从生产线上的一个机台组上离开，如果是，执行步骤A6；其中，所述瓶颈机台组是根据经验值预先设定的生产线上的至少一台机台组；所述最近瓶颈机台组为新投放的lot在加工流程中最先达到的瓶颈机台组；

A6：对生产线上的当前负载进行第二次更新，并返回执行步骤A2；

其中，所述层定义为一个lot在整个生产流程中从离开预定机台组到下一次重新回到该预定机台组的过程。

8.根据权利要求7所述的调度方法，其特征在于，所述判断位于最近瓶颈机台组第一层范围内的lot是否从生产线上的一个机台组上离开，还包括，如果否，返回执行步骤A2。

9.根据权利要求7或8所述的调度方法，其特征在于，将当前负载I_curr进行第一次更新，具体为，通过下述公式将当前负载I_curr进行第一次更新，

I_curr=I_curr+T，其中，T为新投放的lot从进入生产线到第一次访问最近瓶颈机台组这一过程，在所有机台组上加工时间之和。

10.根据权利要求9所述的调度方法，其特征在于，当步骤A5中从生产线上的一个机台组上离开的lot的产品种类为第i产品种类，机台组为第j台机台组时，所述对生产线上的当前负载进行第二次更新，具体为：

I_curr=I_curr-t_ijk，

其中，t_ijk为第i产品种类的lot第k次进入第j台机台组的加工时间。

11.根据权利要求7或8所述的调度方法，其特征在于，所述在线阈值I_max根据瓶颈机台组在生产流程的位置动态地调节，若瓶颈机台组在生产流程的前半段，将在线阈值I_max调小，若瓶颈机台组在生产流程的后半段，将在线阈值I_max调大。

12.一种半导体产品生产调度装置，其特征在于，包括，

获取单元，用于获取生产线上的当前lot数量对生产线的当前负载I_curr;

第一判断单元，用于判断当前负载I_curr是否超过生产线上的在线阈值I_max;其中，所述在线阈值I_max的值为预先设定的值；

投料单元，用于当当前负载I_curr未超过生产线上的在线负载I_max时，向生产线中投放一个lot；

第一更新单元，用于当向生产线上投放一个lot时，对生产线上的当前负载I_curr进行第一次更新；

等待单元，用于等待预设时间间隔；

第二判断单元，用于判断位于最近瓶颈机台组第一层范围内的lot是否从生产线上的一个机台组上离开；其中，所述瓶颈机台组是根据经验值预先设定的生产线上的至少一台机台组；所述最近瓶颈机台组为新投放的lot在加工流程中最先达到的瓶颈机台组；

第二更新单元，用于当位于最近瓶颈机台组第一层范围内的lot从生产线上的一个机台组上离开时，对生产线上的当前负载进行第二次更新，并返回执行判断当前负载I_curr是否超过生产线上的在线阈值I_max的步骤；

其中，所述层定义为一个lot在整个生产流程中从离开预定机台组到下一次重新回到该预定机台组的过程。

13.根据权利要求12所述的调度装置，其特征在于，还包括，

返回单元，用于当位于最近瓶颈机台组第一层范围内的lot没有从生产线上的一个机台组上离开，返回执行判断当前负载I_curr是否超过生产线上的在线阈值I_max的步骤。

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