CN104850923A - 半导体生产仿真系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种半导体生产仿真系统，应用于MES系统上，通过从该MES系统中获取WIP信息和机台进出货的历史记录，并利用输入模块输入派工规则、晶圆投片计划、仿真开始时间、仿真结束时间和WIP信息存储频率等数据信息，再利用计算模块对上述数据进行处理后，可精准的计算出在仿真开始至仿真结束时间段内，按照设定的存储频率对WIP信息进行存储操作，同时还将机台进货和出货等相关的KPI数据进行实时存储，进而提高仿真的精准度，且其开发成本低，易于操作运行。

Description

半导体生产仿真系统

技术领域

本发明涉及半导体制造技术领域，尤其涉及一种半导体生产仿真系统。

背景技术

现有的半导体生产仿真系统一般均是基于统计算法（statisticalgorithm）和/或实时派工系统（Real Time Dispatch，简称RTD）而进行的仿真；虽然基于统计算法的仿真系统，其应用简单且开发成本低，但其仿真结果的精准度（accuracy）很低，而仿真结果精准度很高的仿真系统一般都是基于实时派工系统的仿真系统，或是同时基于实时派工系统和统计算法的仿真系统，但是其应用均较为复杂，且开发成本很高。

发明内容

针对上述存在的问题，本发明提供了一种半导体生产仿真系统（Production Simulator），应用于制造执行系统（manufacturingexecution system，简称MES）上，并基于常规的派工规则（base ongeneral dispatch rule），其中，所述仿真系统包括：汇总模块（datasummary module）、输入模块（input interface）、计算模块（calculationmodule）、报告模块（report module）和输出模块（output）；

所述MES系统将产品批次数据信息（Lot transaction records）发送至所述汇总模块；

所述汇总模块对接收到的所述产品批次数据信息进行汇总处理后，输出标准工艺步骤运行时间（standard step run time，简称STDRT）数据和标准工艺步骤等待时间（standard step wait time，简称STDWT）数据至所述计算模块，且该STDWT的值为标准工艺步骤排队时间（standard step queue time，简称STDQT）的值与标准工艺步骤扣留时间（standard step hold time，简称STDHT）的值之和；

所述计算模块从所述MES系统中获取当前的生产工艺流程（work in process，简称WIP）数据和产品工艺流程信息，并利用所述输入模块获取晶圆投片计划（wafer start plan，简称WSP数据）、常规派工规则（general dispatch rule，简称GDR）数据、仿真开始时间（simulate start time，简称SST）数据、仿真结束时间（simulateend time，简称SET）数据、WIP信息存储频率（store work in processinformation frequency，简称SWIPF）数据和仿真等待时间（simulatewait time，简称SWT）数据；

其中，所述计算模块根据预先设定的规则对接收的所有数据进行处理后，利用所述报告模块生成报告，并通过输出模块将所述报告输出。

上述的仿真系统，其中，所述报告为日报、周报和/或月报等报告。

上述的仿真系统，其中，所述报告为关键绩效指标（KeyPerformance Indicator，简称KPI），优选的该报告可包括WIP报告、周期（cycle time，简称CT）报告、产量（throughput，简称TP）报告和机台组的负荷报告（machine group loading reports）等。

上述的仿真系统，其中，所述计算模块上预先设定的规则包括：

步骤S1，基于所述WIP数据生产成每个批次（lot）的下一操作（next action，简称NA）数据和下一操作时间（next action time，简称NAT）数据；其中，该NA数据包括“TI”和“TO”两个值。

步骤S2，根据所述NA数据获取出货（track-out，简称TO）批次清单和进货（track-in，简称TI）批次清单，并根据所述GDR数据对上述的批次清单进行排序；

步骤S3，从上述排序后的批次清单中提取NAT与仿真当前时间（simulate current time，简称SCT）相等的子批次清单（sub lot list）；根据NA数据值，对相应批次进行数据操作；

步骤S4，于TI批次清单和TO批次清单中获取NAT最小的值，并将SCT的值赋值为该NAT最小的值；

步骤S5，重复步骤S2～S4，直至SCT≥SET；其中，SET为仿真结束时间（simulate end time）。

步骤S6，存储WIP信息，并输出处理后的数据，以生成所述报告。

上述的仿真系统，其中，所述步骤S1还包括：

当WIP的状态为等待，则将NA赋值为“TI”；当STDWT-WT＞0时，将NAT赋值为SST+STDWT-WT；否则，将NAT赋值为SST。其中，WT为当前货物批次工艺步骤的等待时间（wait time）。

当WIP的状态为运行，则将NA赋值为“TO”；当STDRT-RT＞0时，将NAT赋值为SST+STDRT-RT；否则，将NAT赋值为SST。其中，RT为当前货物批次工艺步骤的运行时间（run time）；

然后，将SST赋值为SCT的值。

上述的仿真系统，其中，所述子批次清单包括TO子批次清单和TI子批次清单；所述步骤S3还包括：

首先，于所述批次清单中获取所述TO子批次清单时，对TO子批次清单中的每一批次，将新NA赋值为“TI”，新NAT赋值为NAT+STDWT，CPLC赋值为CPLC-1，并根据工艺流程获取下一个工艺步骤的信息；其中，CPLC为机台组的当前工艺步骤批次数（current process lot count of machine group）；

然后，于所述批次清单中获取所述TI子批次清单时，对TI子批次清单中的每一批次，如果CPLC≤MPLC，则将新NA赋值为“TO”，新NAT赋值为NAT+STDRT，CPLC赋值为CPLC+1；否则，将新NAT赋值为机台组下一即将出货的批次的NAT+SWT；其中，MPLC为机台组的最大工艺步骤批次数（Max process lot count of machinegroup）。

上述的仿真系统，其中，所述步骤S3还包括将批次TI和TO的历史数据进行存储。

另外，系统可将步骤6中存储的WIP数据作为输入数据，并重复步骤S1～S6，再次进行仿真运算。

综上所述，本申请的一种半导体生产仿真系统，其也是基于产品工艺流程的系统（a flow-based system），其可应用于MES系统上，基于常规的派工规则（general dispatch rule，简称GDR），通过利用当前CPLC数据控制仿真算法（algorithm），生成包含有每个批次数据的当前生产线上WIP数据中每个工艺步骤的TI/TO数据和将要投片的订单数据（The system will generate a track-in/track-outforecast for every step movement for current inline WIP and futurerelease orders，which include every single lot transactionschedule），进而能够确保最终的仿真结果均在每个机台组的产能范围之内（make sure the simulation result meet movement capacity ofeach machine group），即仅需要提供简单的产品工艺流程信息和历史生产数据（it only requires simply product flow information andhistorical production data），便可获得包括基于上述GDR的CT数据（long-short term cycle time）、TP数据和WIP数据（line work inprocess）等的生产仿真结果，进而帮助工程师在短时间内快速完成对当前订单投片策略能够到达生产目标的核实操作（help planner toverify if current order release strategy could meet producti goal），以使得项目经理或者人力资源管理者能够提前采取措施，避免生产损失（PM or human resource management and point out the shiftbottlenecks in production line to take actions in advance to avoidthroughput lost）。

具体附图说明

通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明及其特征、外形和优点将会变得更加明显。在全部附图中相同的标记指示相同的部分。并未可以按照比例绘制附图，重点在于示出本发明的主旨。

图1是本申请实施例中半导体生产仿真系统的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体的实施例对本发明作进一步的说明，但是不作为本发明的限定。

图1是本申请实施例中半导体生产仿真系统的结构示意图；如图1所示，一种半导体生产仿真系统，可应用于MES系统上，并基于常规的派工规则，包括汇总模块（data summary module）、输入模块（input interface）、计算模块（calculation module）、报告模块（reportmodule）和输出模块（output）。

进一步的，输入模块可为常规的输入设备如键盘、触控屏等，该输入模块与上述的汇总计算模块连接，并通过该输入模块向计算模块中输入WSP数据、GDR数据、SST数据、SET数据、SWIPF数据和SWT数据等信息；汇总模块则从MES系统获取产品批次数据信息（Lot transaction records），并进行汇总处理后，输出STDRT数据、STDWT数据和MPLC数据至计算模块；其中，上述的STDRT数据和STDWT数据均标志当前派工策略（this set of data indicatescurrent dispatch policy），是基于机台组（group by machine group）、工艺（technology）和批次优先级（lot priorty）等数据获取的；而MPLC数据则是基于机台组数据和历史数据获取的（group bymachine group and generated by history data）。

其中，上述的STDWT的值为标准工艺步骤排队时间（standardstep queue time，简称STDQT）的值与标准工艺步骤扣留时间（standard step hold time，简称STDHT）的值之和。

进一步的，计算模块还直接从上述的MES系统中获取当前的在制品信息数据（current WIP information）和产品工艺流程信息（product flow）；该计算模块根据预先设定的规则对接收的上述所有的数据进行处理后，利用报告模块以日报（daily）、周报（weekly）和/或月报（monthly）等形式生成整个工厂和每个机台组（wholefactory and each individual machine groups）的KPI报告（如WIP报告、CT报告、TP报告和机台组的加载报告等），并通过输出模块将报告输出。

优选的，上述的计算模块上预先设定的规则包括：

步骤S1，基于所述WIP数据生产成每个批次（lot）的下一操作（next action，简称NA）数据和下一操作时间（next action time，简称NAT）数据；其中，该NA数据包括“TI”和“TO”两个值。

当WIP中批次的状态为等待，则将NA赋值为“TI”；当STDWT-WT＞0时，将NAT赋值为SST+STDWT-WT；否则，将NAT赋值为SST。其中，WT为当前货物批次工艺步骤的等待时间（wait time）。

当WIP中批次的状态为运行，则将NA赋值为“TO”；当STDWT-RT＞0时，将NAT赋值为SST+STDWT-RT；否则，将NAT赋值为SST。其中，RT为当前货物批次工艺步骤的运行时间（runtime）；

然后，将SST赋值为SCT的值。

步骤S2，根据所述NA数据获取出货（track-out，简称TO）批次清单和进货（track-in，简称TI）批次清单，并根据所述GDR数据对上述的批次清单进行排序；

步骤S3，从上述排序后的批次清单中提取NAT与仿真当前时间（simulate current time，简称SCT）相等的子批次清单（sub lot list）；根据NA数据，对相应批次进行数据操作。

所述子批次清单包括TO子批次清单和TI子批次清单；

首先，于所述批次清单中获取所述TO子批次清单时，对TO子批次清单中的每一批次，将新NA赋值为“TI”，新NAT赋值为NAT+STDWT，CPLC赋值为CPLC-1，并根据工艺流程获取下一个工艺步骤的信息；其中，CPLC为机台组的当前工艺步骤批次数（current process lot count of machine group）；

然后，于所述批次清单中获取所述TI子批次清单时，对TI子批次清单中的每一批次，如果CPLC≤MPLC，则将新NA赋值为“TO”，新NAT赋值为NAT+STDRT，CPLC赋值为CPLC+1；否则，将新NAT赋值为机台组下一即将出货的批次的NAT+SWT；其中，MPLC为机台组的最大工艺步骤批次数（Max process lot count of machinegroup）。

步骤S4，于TI批次清单和TO批次清单中获取NAT最小的值，并将SCT的值赋值为该NAT最小的值；

步骤S5，重复步骤S2～S4，直至SCT≥SET；其中，SET为仿真结束时间（simulate end time）。

步骤S6，存储WIP信息，并输出处理后的数据，以生成所述报告。

进一步的，本申请的另一实施例中还可以所述步骤6中存储的WIP数据作为输入数据，并重复上述的步骤S1～S6，以再次进行仿真运算。

综上所述，本实施例中的半导体生产仿真系统，应用于MES系统上，并在基于常规的派工规则的基础上，通过设置输入模块、汇总模块、计算模块和报告生成模块，并利用上述设置的模块从该MES系统中获取当前WIP信息和数据交换历史记录（historicaltransaction records from MES），同时通过输入模块可根据工艺需求输入派工规则、晶圆开始计划、仿真开始时间、仿真结束时间和WIP信息存储频率（store WIP information frequency by interface）等数据信息，上述的计算模块便可根据预先设定的规则计算上述数据交换历史记录，进而确定生产工艺流程中每个工艺步骤的标准运行时间和标准等待时间，同时也得到每个机台组中最大处理批次数（thecalculation module calculate the historical transaction records todetermine standard run time and standard wait time for each step inproduction flow and max process lot Count of each machinegroups），即该计算模块可在一个特定的时间段内（如设定的仿真开始时间与仿真结束时间之间的时间段内），可利用当前CPLC数据控制仿真算法，以使得最终的仿真结果在每个机台组的能力范围之内，同时还可按照设定的SWIPF值对WIP信息等KPI数据信息进行实时快速存储操作，同时也将TI数据和TO数据进行存储（and detailtrack-in and track-out information will be stored too），并实时的根据设定的报告形式（如日报/周报/月报等）输出WIP报告、CT报告、TP报告等多种报告，在提高仿真模块的精准度的同时，还能及时准确的输入仿真关键信息，以便于相关工程人员及时的了解当前仿真的状态和效果，且其开发成本低，易于操作实现。

本领域技术人员应该理解，本领域技术人员在结合现有技术以及上述实施例可以实现所述变化例，在此不做赘述。这样的变化例并不影响本发明的实质内容，在此不予赘述。

以上对本发明的较佳实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，其中未尽详细描述的设备和结构应该理解为用本领域中的普通方式予以实施；任何熟悉本领域的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围情况下，都可利用上述揭示的方法和技术内容对本发明技术方案作出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例，这并不影响本发明的实质内容。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均仍属于本发明技术方案保护的范围内。

Claims (10)

1.一种半导体生产仿真系统，应用于MES系统上，其特征在于，所述仿真系统包括：汇总模块、输入模块、计算模块、报告模块和输出模块； 

所述MES系统将产品批次数据信息发送至所述汇总模块； 

所述汇总模块对接收到的所述产品批次数据信息进行汇总处理后，输出STDRT数据和STDWT数据至所述计算模块； 

所述计算模块从所述MES系统中获取当前的WIP数据和产品工艺流程信息，并利用所述输入模块获取WSP数据、GDR数据、SST数据、SET数据、SWIPF数据和SWT数据； 

其中，所述计算模块根据预先设定的规则对接收的所有数据进行处理后，利用所述报告模块生成报告，并通过所述输出模块将所述报告输出。 

2.如权利要求1所述的仿真系统，其特征在于，所述报告为日报、周报和/或月报。 

3.如权利要求1所述的仿真系统，其特征在于，所述报告包括WIP报告、CT报告、TP报告和机台组的负荷报告。 

4.如权利要求1所述的仿真系统，其特征在于，所述计算模块上预先设定的规则包括： 

步骤S1，基于所述WIP数据生成每个批次的NA数据和NAT数据； 

步骤S2，根据所述NA数据获取TO批次清单和TI批次清单，并根据所述GDR数据对上述的批次清单进行排序； 

步骤S3，从上述排序后的批次清单中提取NAT与SCT相等的子批次清单，并根据NA数据值，对相应批次进行数据操作； 

步骤S4，于TI批次清单和TO批次清单中获取NAT最小的值，并将SCT的值赋值为该NAT最小的值； 

步骤S5，重复步骤S2～S4，直至SCT≥SET； 

步骤S6，存储WIP信息，并输出处理后的数据，以生成所述报告。 

5.如权利要求4所述的仿真系统，其特征在于，所述步骤S1还包括： 

当WIP中批次的状态为等待，则将NA赋值为“TI”；当STDWT-WT＞0时，将NAT赋值为SST+STDWT-WT；否则，将NAT赋值为SST； 

当WIP中批次的状态为运行，则将NA赋值为“TO”；当STDRT-RT＞0时，将NAT赋值为SST+STDRT-RT；否则，将NAT赋值为SST； 

然后，将SST赋值为SCT的值。 

6.如权利要求4所述的仿真系统，其特征在于，所述子批次清单包括TO子批次清单和TI子批次清单，所述步骤S3还包括： 

首先，于所述批次清单中获取所述TO子批次清单时，对TO子批次清单中的每一批次，将新NA赋值为“TI”，新NAT赋值为NAT+STDWT，CPLC赋值为CPLC-1，并根据工艺流程获取下一个工艺步骤的信息； 

然后，于所述批次清单中获取所述TI子批次清单时，对TI子批次清单中的每一批次，如果CPLC≤MPLC，则将新NA赋值为“TO”，新NAT赋值为NAT+STDRT，CPLC赋值为CPLC+1；否则，将新NAT赋值为机台组下一即将出货的批次的NAT+SWT。 

7.如权利要求6所述的仿真系统，其特征在于，所述步骤S3还包括将TI和TO的历史数据进行存储的操作步骤。 

8.如权利要求4所述的仿真系统，其特征在于，所述步骤S6中根据所述SWIPF数据进行所述WIP信息存储操作。 

9.如权利要求4所述的仿真系统，其特征在于，所述方法还包括：以所述步骤6中存储的WIP数据作为输入数据，并重复步骤S1～S6，再次进行仿真运算。 

10.如权利要求1所述的仿真系统，其特征在于，所述STDWT的值为STDQT的值与STDHT的值之和。