CN104915721B - 订单生产周期和产量的测量方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种订单生产周期和产量的测量方法，通过半导体产品的生产流程和所使用的生产机台，以及生产机台的机台生产周期和机台最大产能，在每一单位生产时段中，模拟订单下达计划的生产过程，以获得针对所述订单下达计划的短期或者长期结果。在实际使用中，采用本发明的订单生产周期和产量的测量方法，对生产过程进行仿真模拟，能够基于不同的订单下达计划和生产流程获得短期/长期生产的生产周期和产量信息，进而为订单下达计划的修改提供重要依据，同时能够及时指出生产流程中的生产瓶颈以便于提前知晓并避免实际生产中可能出现的产量损失。

Description

订单生产周期和产量的测量方法

技术领域

本发明涉及半导体制造领域，特别涉及一种用于晶圆生产厂获取半导体产品的订单的生产周期和产量的测量方法。

背景技术

半导体工业是一个快速发展的行业，半导体集成电路的发展遵循着摩尔定律而快速的发展。对于半导体工业来说，制造生产周期精确把握和控制，是在高速发展的半导体工业中不被淘汰的关键。而对于晶圆生产厂（wafer fab）来讲，根据订单大小、生产流水线容量和生产周期而事先制定生产计划，是快速完成生产，提高利润的不可或缺的环节。

目前，晶圆生产厂对于生产计划的制定，一般采用推测方法，例如根据产品生产的调度规则、订单下达规则，通过运行仿真程序而获得所预计的如生产周期时间（CT，CycleTime）、产量（TP，ThroughPut）等产品生产指标。

其中的一种推测方法，例如采用总分析表来进行产能计划和周期时间计划（采用VUT方程）。VUT方程是一种机台前排队队长的预测方程，包含Variability（变化）、Utilization（利用）、process Time（工序时间）三个子项。此方程由Kingman于1962年最早提出，VUT方程也被称为Kingman’s equation。采用VUT方程的方法无法考虑到订单下达和产品的穿插生产过程，所以，当应用于短期（例如几周）生产计划的制定时，便会获得较差的生产计划。

若采用国外商业系统进行生产计划的制定，则要花费高昂的价格。

发明内容

有鉴于此，本发明提供一种获取生产周期和产量的方法，通过生产流程各环节的信息和历史生产数据，以获取半导体产品的订单的生产周期和产量，进而为生产计划制定者提供生产计划提供依据。

本发明的技术方案是这样实现的：

一种订单生产周期和产量的测量方法，包括：

提供半导体产品的生产流程；

根据所述生产流程，确定生产所述半导体产品所使用的生产机台；

提供生产所述半导体产品时所使用的每一组所述生产机台的机台生产周期和机台最大产能；

提供所述半导体产品的批次lot号；

提供订单下达计划；

提供已存在于所述生产流程中的在制品WIP的生产状态信息；

设置单位生产时段；

在每一单位生产时段中，根据所述生产流程和所使用的生产机台的机台生产周期，安排所述生产流程中的每一lot的WIP的生产，并根据所述订单下达计划，安排新lot的WIP进入所述生产流程，对产量超出机台最大产能的生产机台执行产量截断操作，获得本段单位生产时段中的生产记录；

依据至少1个单位生产时段中的生产记录，获得所述订单的生产周期和所述订单的产量。

进一步，所述对产量超出机台最大产能的生产机台执行产量截断操作，包括：

统计本段单位生产时段中的所有生产机台的产量和机台最大产能，以获得产量大于机台最大产能的生产机台；将所获得的产量大于机台最大产能的生产机台，按照机台工作负载从大到小的顺序进行如下操作：

按照出货时间对本生产机台的出货记录进行排序；

从本机台的出货记录中的第一条记录开始进行出货量的逐条累加，以获得出货量累加值，并判断出货量累加值是否大于本生产机台的机台最大产能；

若所述出货量累加值小于本生产机台的机台最大产能，则继续进行出货量的累加；

若所述出货量累加值大于本生产机台的机台最大产能，则：

删去本生产机台未被累加的出货记录，并删去其它生产机台符合以下条件的出货记录：

其它生产机台的出货记录中WIP的lot号与本生产机台未被累加的出货记录中WIP的lot号相同，且其它生产机台中该lot的出货时间晚于本生产机台中该lot的出货时间。

进一步，所述机台工作负载为所述机台的预计产量要求与所述机台的最大产能的比值。

进一步，所述生产记录包括：每台生产机台的产量、WIP的移动量、以及WIP在单位生产时段末的生产状态信息。

进一步，所述WIP的移动量为所述单位生产时段内，所有WIP平均经过的生产流程的步骤数。

进一步，所述WIP的生产状态信息包括：所述WIP的lot号，所述WIP所经过的生产流程，所述WIP所经过的每道生产流程所对应的生产机台，以及所述WIP经过的每组生产机台的出货时间。

进一步，所述生产机台的机台生产周期为在半导体产品的生产过程中，该生产机台生产一个lot所使用的时间。

进一步，所述生产时间段为24小时。

在实际使用中，可采用本发明提供的上述订单生产周期和产量的测量方法，对生产过程进行仿真模拟，本发明能够基于不同的订单下达计划和生产流程获得短期/长期生产的生产周期和产量信息，进而为订单下达计划的修改提供重要依据，同时能够及时指出生产流程中的生产瓶颈以便于提前知晓并避免实际生产中可能出现的产量损失。

附图说明

图1为本发明的订单生产周期和产量的测量方法实施例流程图；

图2为本发明的中对产量超出机台最大产能的生产机台执行产量截断操作实施例流程图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下参照附图并举实施例，对本发明作进一步详细说明。

如图1所示，本发明的订单生产周期和产量的测量方法实施例，包括：

提供半导体产品的生产流程；

根据所述生产流程，确定生产所述半导体产品所使用的生产机台；

提供生产所述半导体产品时所使用的每一组所述生产机台的机台生产周期和机台最大产能；

提供所述半导体产品的lot（批次）号；

提供订单下达计划；

提供已存在于所述生产流程中的在制品WIP的生产状态信息；

设置单位生产时段；

在每一单位生产时段中，根据所述生产流程和所述半导体产品生产过程中所使用的每一组所述生产机台的机台生产周期，安排所述生产流程中的每一lot的WIP（Work InProcess，在制品）在本段生产时间段内的生产，并根据所述订单下达计划，安排新的lot的半导体产品的WIP进入所述生产流程，对产量超出机台最大产能的生产机台执行产量截断操作，获得本段单位生产时段中的生产记录；

依据至少1个单位生产时段中的生产记录，获得所述订单的生产周期和所述订单的产量。

其中，所述对产量超出机台最大产能的生产机台执行产量截断操作，包括：

统计本段单位生产时段中的所有生产机台的产量和机台最大产能，以获得产量大于机台最大产能的生产机台；将所获得的产量大于机台最大产能的生产机台，按照机台工作负载从大到小的顺序进行如下操作：

按照出货时间对本生产机台的出货记录进行排序；

从本机台的出货记录中的第一条记录开始进行出货量的逐条累加，以获得出货量累加值，并判断出货量累加值是否大于本生产机台的机台最大产能；

若所述出货量累加值小于本生产机台的机台最大产能，则继续进行出货量的累加；

若所述出货量累加值大于本生产机台的机台最大产能，则：

删去本生产机台未被累加的出货记录，并删去其它生产机台符合以下条件的出货记录：

其它生产机台的出货记录中WIP的lot号与本生产机台未被累加的出货记录中WIP的lot号相同，且其它生产机台中该lot的出货时间晚于本生产机台中该lot的出货时间。

以下结合实施例，对本发明的订单生产周期和产量的测量方法进行详细介绍。

步骤1、提供半导体产品的生产流程。

其中，半导体产品的生产流程包括了从投产到生产完成所经历的所有工艺步骤。其中包括了例如沉积、光刻、蚀刻等过程。根据半导体产品的电路设计图，以确定半导体产品的生产流程，不同的电路设计可能对应不同的生产流程。

本发明实施例中，所述生产流程针对任意一种生产流程，适用于所有制定的生产流程情况。

步骤2、根据所述生产流程，确定生产所述半导体产品所使用的生产机台。

半导体生产过程中，每一步骤流程均需要相对应的生产机台进行本步骤流程的处理，例如光刻步骤需要相应的光刻机进行光刻，离子注入步骤需要相应的离子注入机台，蚀刻步骤需要相应的蚀刻机台等等。本步骤2中，是将整个生产流程进行从前到后的梳理，并确定其中的每一流程工序步骤所使用的生产机台，这样便可以获得生产所述半导体产品所需要的所有生产机台。

步骤3、提供生产所述半导体产品时所使用的每一组所述生产机台的机台生产周期和机台最大产能。

本步骤3中，机台生产周期为在半导体产品的生产过程中，该生产机台生产一个lot所使用的时间，该生产周期时间等于一个lot的WIP从进货时刻到出货时刻之间的时间段。机台最大产能为生产机台在单位生产时段（例如每24小时）中能够生产的最大产量。机台生产周期和机台最大产能依据生产机台的历史数据而定，本领域技术人员可从FAB中的生产机台的历史数据中统计得出。

步骤4、提供所述半导体产品的lot（批次）号。

提供所述半导体产品的lot号，是为了便于执行随后步骤时，记录每个lot的WIP的生产状态信息，便于对每个lot的WIP进行追踪。例如，每个lot的WIP的生产状态信息可包括：WIP的lot号、WIP在每组生产机台的进货时间、出货时间、WIP所经过的生产机台、以及所经过的生产流程步骤等信息。

步骤5、提供订单下达计划。

该订单下达计划主要内容包括每隔多长时间安排新的lot的WIP进入所述生产流程。

因为在半导体产品的生产过程中，生产流程中间存在瓶颈工序步骤，生产所用生产机台中存在出现生产瓶颈的生产机台，这些出现生产瓶颈的生产机台往往达到了最大产能而不能进一步的进行扩产量，因此会造成生产线中WIP的滞留。虽然在制定订单下达计划时能够考虑到生产瓶颈，但是一般来说，在制定订单下达计划时也无法充分准确的考虑到生产瓶颈对所制定的订单下达计划的影响，进而无法准确预估生产周期和产量。而本发明的订单生产周期和产量的测量方法中，可通过后续步骤所获得的订单生产周期和产量，来评估本步骤5中所提供的订单下达计划是否合理，进而为修改和调整订单下达计划提供依据。

步骤6、提供已存在于所述生产流程中的在制品WIP的生产状态信息。

FAB在进行半导体产品（或集成电路产品）的生产时，随时都可能进行不同订单的生产，在生产线上，可能会同时存在多个订单同时进行生产的情况，也可能存在只有一个订单进行生产的情况（这种情况比较少），并且同一订单和/或不同订单的WIP都会同时在生产线上进行生产，因此同一订单中的不同lot以及不同订单中的不同lot之间存在着生产上的影响。因此，考虑到这种实际影响，需要提供已存在于所述生产流程中的在制品WIP的生产状态信息。所提供的已存在于所述生产流程中的在制品WIP的生产状态信息，可以是前述订单下达计划中的相关WIP的生产状态信息，也可以是其他生产订单中的WIP的生产状态信息。

步骤6、设置单位生产时段。

本步骤6中，单位生产时段可设置为12～72小时，优选地设置为24小时，本发明实施例中随后的步骤均以24小时为例进行说明。

步骤7、在每一单位生产时段中，即在每24小时中，执行以下步骤701～步骤704。

步骤701、从本段单位生产时段的开始时刻开始，即从本段24小时的单位生产时段的开始时刻开始，根据所述生产流程和所述半导体产品生产过程中所使用的每一组所述生产机台的机台生产周期，安排所述生产流程中的每一lot的WIP在本段生产时间段内的生产，并根据所述订单下达计划，安排新的lot的半导体产品的WIP进入所述生产流程。

本步骤701中，每个lot的WIP在进入生产流程后，均依次经过生产流程中的各道工序，直到半导体产品生产完成，每一道工序都对应相应的生产机台，通过生产机台的生产周期便可获得WIP在本生产机台的工序所要经过的时间，对于任意一个lot的WIP来说，通过生产记录，即该lot的WIP所经过的生产工序以及所经过生产工序中所使用的生产机台，便可获知该lot的WIP已经完成的生产流程、已经经过的生产机台和相应的生产时间，以及目前所处的工序，目前所在的生产机台，还未进行并且需要将来进行的生产流程等等。根据所述生产流程和所述半导体产品生产过程中所使用的每一组所述生产机台的机台生产周期，便可以安排生产流程中的每一lot的WIP在本段生产时间段内的生产。

步骤702、对产量超出机台最大产能的生产机台执行产量截断操作。如图2所示，本步骤702主要包括以下步骤。

步骤702a、统计本段单位生产时段（即本24小时生产时段）中的所有生产机台的产量和机台最大产能，以获得产量大于机台最大产能的生产机台，之后进入步骤702b；

步骤702b、将所获得的产量大于机台最大产能的生产机台，按照机台工作负载从大到小的顺序进行排序，之后执行步骤702c。其中，所述机台工作负载为所述机台的预计产量要求与所述机台的最大产能的比值，即所述机台工作负载可由下式获得：

机台工作负载=机台预计产量要求/机台最大产能。

步骤702c、将从大到小进行排序后的生产机台，按照从大到小的顺序依次进行步骤702c1～步骤702c3的操作，即排序在第一位的生产机台（即机台工作负载最大的生产机台）先进行步骤702c1～步骤702c3的操作，之后排序在第二位的生产机台进行步骤702c1～步骤702c3的操作，以此类推直到排序在最后一位的生产机台进行步骤702c1～步骤702c3的操作完成为止。

步骤702c1、按照出货时间对本生产机台的出货记录进行排序，之后执行步骤702c2。

本步骤中，是按照出货的先后顺序进行时间上的排序的，即出货时间早的排在前，出货时间完的排在后。

步骤702c2、从本机台的生产记录中的第一条记录开始进行出货量的逐条累加，以获得出货量累加值，并判断出货量累加值是否大于本生产机台的机台最大产能，如果出货量累加值大于本生产机台的机台最大产能则执行步骤702c3，否则继续执行本步骤702c2。

步骤702c3、删去本生产机台未被累加的出货记录，并删去其它生产机台符合以下条件的出货记录：

其它生产机台的出货记录中WIP的lot号与本生产机台未被累加的出货记录中WIP的lot号相同，且其它生产机台中该lot的出货时间晚于本生产机台中该lot的出货时间。

本步骤702c3中，是删除本生产机台超过机台最大产能的lot的WIP，同时因为已经删除了本生产机台超过机台最大产能的lot的WIP，因此所删除的lot也不会出现在随后的生产工序中。

满足条件：其它生产机台的出货记录中WIP的lot号与本生产机台未被累加的出货记录中WIP的lot号相同。则确定了要删除的lot。

满足条件：其它生产机台中该lot的出货时间晚于本生产机台中该lot的出货时间。则确定了本生产机台之后流程工序所使用的生产机台。因为，对于同一个lot来说，出货时间晚于本生产机台的生产机台，必定位于本生产机台之后的流程工序中。

所以，删除满足上述条件的lot即是删除本生产机台之后的生产工序中的lot生产记录。

步骤703、保存所有lot的WIP的生产状态信息，获得本段单位生产时段中的生产记录。

本步骤中，对lot的WIP的生产状态信息的保存是随时进行的，对于任意一个lot来说，只要其生产状态发生了变化，便保存一条当前的生产状态信息，例如，当某个lot进入了某道工序的生产机台时，便记录该lot进入该生产机台的进货时间等。

WIP的生产状态信息包括：所述WIP的lot号，所述WIP所经过的生产流程，所述WIP所经过的每道生产流程所对应的生产机台，以及所述WIP经过的每组生产机台的进货时间和出货时间等。

所述生产记录包括：每台生产机台的产量、WIP的移动量、以及WIP在单位生产时段末的生产状态信息等。进而，在本段单位生产时段中的生产记录包括：本段单位生产时段中的每台生产机台的产量、本段单位生产时段中的WIP的移动量、以及本段单位生产时段中的WIP在单位生产时段末的生产状态信息等。生产状态信息包括了WIP的生产状态信息。其中，WIP的移动量为所述单位生产时段内，所有WIP平均经过的生产流程的步骤数。

步骤704、在本段生产时间段结束时，将本段生产时间段的结束时刻设置为下一生产时间段的开始时刻。

经过步骤704之后，便可以将本段生产时间段和下一生产时间段连接起来，以完成连续的生产工作。

完成步骤704进入下一生产时间段之后，便重新执行步骤701到步骤704的过程。

步骤7中，生产机台的生产记录包括生产机台生产的WIP的lot号，以及与lot号所对应的进货时间和出货时间。步骤7中，对生产机台的生产记录的保存是随时进行的，对于任意一组生产机台来说，只要状态发生了变化，便保存一条当前的生产状态信息，例如，当某个lot进入了该生产机台，便记录该lot的lot号以及进货时间，当某个lot离开了该生产机台，便记录该lot的lot号以及出货时间，当某个lot在该生产机台中进行处理时，记录该lot的lot号和处理状态等。

步骤8、依据至少1个单位生产时段中的生产记录，获得所述订单的生产周期和所述订单的产量。

采用本发明的上述订单生产周期和产量的测量方法，经过1个单位生产时段或者多个连续的多个单位生产时段（例如每个单位生产时段为24小时，经过7个单位生产时段）之后，便可以获得所需要的针对所述订单下达计划的短期或者长期结果（例如日结果、周结果、月结果等），其中包括订单的生产周期、产量、生产机台的生产记录、所有lot的WIP的生产状态信息等。其中，订单的生产周期为从生产开始时刻到生产结束时刻之间的持续时间；其中，所述生产开始时刻为所述订单下达计划中的第一个lot进入所述生产流程的时刻，所述生产结束时刻为所述订单下达计划中的所有lot全部完成生产的时刻。

在实际使用中，可采用本发明提供的上述订单生产周期和产量的测量方法，对生产过程进行仿真模拟，以基于不同的订单下达计划和生产流程获得短期/长期生产的生产周期和产量信息，进而为订单下达计划的修改提供重要依据，同时能够及时指出生产流程中的生产瓶颈以便于提前知晓并避免实际生产中可能出现的产量损失。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明保护的范围之内。

Claims (7)

1.一种订单生产周期和产量的测量方法，包括：

提供半导体产品的生产流程；

根据所述生产流程，确定生产所述半导体产品所使用的生产机台；

提供生产所述半导体产品时所使用的每一组所述生产机台的机台生产周期和机台最大产能；

提供所述半导体产品的批次lot号；

提供订单下达计划；

提供已存在于所述生产流程中的在制品WIP的生产状态信息；

设置单位生产时段；

在每一单位生产时段中，根据所述生产流程和所使用的生产机台的机台生产周期，安排所述生产流程中的每一lot的WIP的生产，并根据所述订单下达计划，安排新lot的WIP进入所述生产流程，对产量超出机台最大产能的生产机台执行产量截断操作，获得本段单位生产时段中的生产记录；

依据至少1个单位生产时段中的生产记录，获得所述订单的生产周期和所述订单的产量；

其中，所述对产量超出机台最大产能的生产机台执行产量截断操作，包括：

统计本段单位生产时段中的所有生产机台的产量和机台最大产能，以获得产量大于机台最大产能的生产机台；将所获得的产量大于机台最大产能的生产机台，按照机台工作负载从大到小的顺序进行如下操作：

按照出货时间对本生产机台的出货记录进行排序；

从本机台的出货记录中的第一条记录开始进行出货量的逐条累加，以获得出货量累加值，并判断出货量累加值是否大于本生产机台的机台最大产能；

若所述出货量累加值小于本生产机台的机台最大产能，则继续进行出货量的累加；

若所述出货量累加值大于本生产机台的机台最大产能，则：

删去本生产机台未被累加的出货记录，并删去其它生产机台符合以下条件的出货记录：

其它生产机台的出货记录中WIP的lot号与本生产机台未被累加的出货记录中WIP的lot号相同，且其它生产机台中该lot的出货时间晚于本生产机台中该lot的出货时间。

2.根据权利要求1所述的订单生产周期和产量的测量方法，其特征在于，所述机台工作负载为所述机台的预计产量要求与所述机台的最大产能的比值。

3.根据权利要求1所述的订单生产周期和产量的测量方法，其特征在于，所述生产记录包括：每台生产机台的产量、WIP的移动量、以及WIP在单位生产时段末的生产状态信息。

4.根据权利要求3所述的订单生产周期和产量的测量方法，其特征在于：

所述WIP的移动量为所述单位生产时段内，所有WIP平均经过的生产流程的步骤数。

5.根据权利要求3所述的订单生产周期和产量的测量方法，其特征在于，所述WIP的生产状态信息包括：所述WIP的lot号，所述WIP所经过的生产流程，所述WIP所经过的每道生产流程所对应的生产机台，以及所述WIP经过的每组生产机台的出货时间。

6.根据权利要求1所述的订单生产周期和产量的测量方法，其特征在于，所述生产机台的机台生产周期为在半导体产品的生产过程中，该生产机台生产一个lot所使用的时间。

7.根据权利要求1所述的订单生产周期和产量的测量方法，其特征在于，所述生产时间段为24小时。