半导体行业作为一个整体面临着许多挑战,比如不断增长的需求,更快地开发产品,处理比平常高得多的产品组合等。因此,业界正在寻求MES等数字工具来全面应对这些挑战。

对于半导体研发设施,整个行业面临的挑战被放大:要提高整体效率,需要使用共享工具和更短的时间来处理更大的产品组合,有准确的主数据和可重复使用的流程/配方/实例,从而提供具有复杂流程和紧迫性的无污染生产环境,消除或使用新工具重新配置旧的IT工具,最重要的是向管理层推销数字化愿景,因为他们都习惯于采用传统的单点解决方案。

对于大多数研发实验室来说,工艺技术很少与驱动工艺的最新IT系统保持一致。这种错位会在处理晶圆和处理时间方面造成效率低下、延迟和损失。半导体实验室,即使是拥有最先进工具和工艺技术的实验室,在材料移动和任务执行方面也往往依赖纸张或电子表格以及体力劳动。

随着工艺技术升级并变得更加复杂,再加上客户对更大产品组合和更短交货时间的压力,IT和OT之间的差异开始产生影响。很多研发机构很少或根本不了解他们的主数据,而且大多数不使用MES之类的IT系统进行设备、WIP、配方和材料管理。

然而,就像整个制造业一样,半导体制造商和研发机构开始意识到现代MES平台是必然选择。凭借行业特定、模块化和高度可配置的功能,这些系统可以在推出之日起的短时间内彻底改造任何设施并引入工业4.0。

预MES场景和建立需求

为了过渡到现代MES系统,了解当前系统以及现有工艺技术和IT应用程序之间的相互作用是第一步。大多数研发机构都受到大量使用纸张和电子表格的困扰,这可能意味着主数据既没有收集到,也没有正确存储。如果不分析主数据,流程改进就会受到影响。

如果这是您实验室中的场景,那么它可以作为为新MES构建案例的良好起点。实现无纸化并替换传统工具和电子表格的系统可能是获得现代MES的主要驱动力;不仅是为了更好地记录主数据,而且是为了确保每次迭代、事务和指标都被捕获、记录和版本化。旧系统变得越来越难以维护并且升级成本很高。旧系统的另一个缺点是它们依赖于个人,一旦设计系统的人离开或退休,几乎不可能进行更改。

任何研发实验室面临的另一个挑战是大量不同的物料在给定的时间点通过共享工具移动,所有这些都具有各自的工艺流程。科学家们需要一个计划工具来帮助他们分别准确地控制、记录和计划每个单独的流程。现代MES不仅对每个流程进行规划,还可以重复使用配方步骤和部分流程,同时保持主数据的完整性。它减少了流程参与者复制流程所需的时间,并且可能在每次执行配方时进行修改,测量或执行参数略有变化。

另一个需要考虑的方面是实验管理;它通常在实验室中没有很好的定义。随着科学家根据他们的经验和创造性思维过程更改流程步骤和子配方,这些更改不一定会记录在案,甚至可能最终不会出现在电子表格中。在迭代提供理想结果和产量的这种情况下,没有确切的步骤和配方数据可能会导致返工,直到最终记录规范。理想情况下,MES支持科学家经常使用的迭代方法来创造新事物,同时使用相同的行业工具、参数、配方和设备。

采用新MES的理由之一,是需要在更短的交货时间内交付更复杂产品组合。通过共享工具集移动的多个批次如何竞争处理?如果没有适当的排产工具,您将如何执行?获得最大的资产利用率和流程效率变得越来越困难。还有质量和污染相关的挑战,通过MES处理时可能会下降,因为每个流程步骤都已定义并存在检查,以确保通过自动监督检查与交叉污染和其他质量事件有关的问题。

选择并证明MES

不管向现代MES过渡的最初原因是什么,都需要向管理层和广大利益相关者证明是合理的,对于由于新软件的实施而影响日常工作生活的用户来说更是如此。通常,对新MES的抵制可能来自最终用户,他们可能会觉得新系统限制了他们在纸上临时涂鸦、测试并继续进行下一次迭代的自由。

第一件事。在选择正确的系统时,供应商了解现状并展示他们的系统如何将其转换为工业4.0级别操作的基本能力是必须的。MES应该是可扩展的;对于大多数部署,整体功能的一个子集可能会在单个实验室或多个实验室中使用,取决于项目团队的决定。像Gartner魔力象限这样的工具可以帮助您筛选出特定行业的顶级供应商,以帮助您选择适合您的预算和需求的正确系统。

一旦选择并部署了最合适的MES系统,项目负责人需要同时处理两个重要方面:一是所产生成本的合理性,二是管理与启动和使用新应用程序相关的变化和阻力。

管理理由和变更管理的最佳方式是拥有一个简单的愿景和一个务实的实施团队。无纸化,听起来是一个足够简单的愿景,具有清晰的可交付成果,并附带更好的跟踪、自动化维护计划和数据捕获的附加价值。项目负责人和MES供应商需要与团队保持清晰的思路;实施团队的领导者需要在其他利益相关者开始交付价值时向他们指出改进之处,除非指出,否则可能会被忽视。教育用户了解现状如何侵蚀价值以及新的MES如何帮助创造价值可能是实施团队执行的最重要的工作。

当前和未来的用例

对于任何研发实验室,优先级可能会有所不同,但主要关注点应该放在那些提供最快和最有形价值的用例上。在向新MES过渡的研发实验室中非常成功的方法是分阶段进行。首先专注于获得正确的基础知识,然后转向更高级的功能。

无纸化或跟踪设备状态和操作,或创建复制实际车间的虚拟双胞胎,可能是第一个选择的用例。

大多数实验室最初的目标是更好地处理操作流程和维护活动,以及正确存储和使用主数据,以重复使用某些数据集,同时保持数据完整性。WIP管理从主数据管理中获益最多,创建主数据集的简单活动带来流程合理化的好处,每个流程都经过冗余分析,并具有拥有独特和干净的主数据集的精神。MES带来了这种清晰度并消除了冗余流程,同时整合并创建了一个主数据库,取代了单点解决方案中的数据孤岛。

通过分阶段实施MES的方法,实验室应计划充分利用整套半特定的MES功能:实验管理、调度、配方和标线管理。值得注意的是,随着现有的利益和实施努力,未来的举措将获得动力。与当前的用例一样,未来的用例也有特定的好处。例如,实验管理可以帮助流程所有者更好地了解在同一腔室中执行的不同流程之间的交互。配方管理可以通过设备集成将正确的配方交付给正确的工具,这被认为是一项重要的可交付成果。即使光掩模本身的加载仍然是手动的,标线管理将专注于提供无错误的工作。

无论选择实施哪种MES功能,重要的是让人们参与进来并获得一致的收益,同时确保每个新的实施都为流程增加价值以及改进的功能。

结论

现代模块化MES系统具有多种复杂功能,可进一步支持复杂的制造流程和先进的工业4.0功能,这些功能需要在当前市场场景中提高效率和敏捷性。

然而,显而易见的是,在用例方面需要设置优先级。即使是看似不那么雄心勃勃的消除纸张用例,或对配方和流程进行明确更改的能力,也需要基础设施。需要有统一的主数据和全面使用相同的应用程序以获得全面的知识是可以为研发实验室带来巨大收益的第一步。

优先事项可能因实验室和晶圆厂而异,但从旧的、笨重的和过时的系统毕业的需求是相同的。无论您是半导体研发机构还是大批量制造商,都可以选择具有系统可扩展性、数据可见性和高级功能的MES,凯睿德MES就是您的最佳选择。