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MES系统核心组件

核心总览
在半导体工厂中,MES(Manufacturing Execution System,制造执行系统) 是最高层的指挥中枢,它负责管理生产线上从投料开始到成品产出的全部作业流程。而其他各种“XX Server”则是MES这个大脑指挥下的专业功能模块,负责处理特定类型的任务和数据。

各服务器功能详解

  1. MES Server (制造执行系统服务器)
    核心角色: 总指挥和大脑。它是所有生产活动的核心管理平台。

主要功能:

工单管理: 创建、发布、跟踪和管理生产订单。

在制品(WIP)跟踪: 实时追踪每一片晶圆在生产线上的位置、状态和历史。

配方管理: 管理生产设备所需的生产配方(Recipe),确保正确的晶圆使用正确的加工程序。

物料跟踪: 管理晶圆载具(如FOUP)的移动和存储。

数据收集: 汇集来自生产设备和各类服务器的海量数据。

流程控制: 定义和执行生产流程路径,决定晶圆下一步该去哪台机器。

  1. UAC Server (Unit Automation Controller / 设备自动化控制器)
    核心角色: 设备层的翻译官和指挥官。它是MES与生产设备之间通信的桥梁。

主要功能:

协议转换: 生产设备通常使用SECS/GEM(半导体设备通信标准)协议,而MES使用更高层的协议。UAC负责在两者之间进行翻译,实现无缝通信。

指令下发: 将MES的指令(如“开始加工”、“下载Recipe #123”)转换为设备能理解的命令。

状态监控: 实时从设备采集状态数据(运行中、空闲、故障等)并上报给MES。

事件收集: 收集设备产生的事件和警报信息。

  1. MDS Server (Material Handling System Server / 物料搬运系统服务器)
    核心角色: 物流调度中心。负责控制晶圆在工厂内的自动搬运。

主要功能:

控制自动化物料搬运设备(AMHS): 如天车(OHT)、堆垛机(Stocker)、自动导引车(AGV) 等。

路径规划: 当MES发出搬运指令(如“将FOUP A从Stocker 1运送到设备Tool B”),MDS会计算最优路径并调度天车执行。

交通管理: 避免天车在轨道上发生碰撞,优化物流效率。

  1. PMS Server (Particle Monitoring System / 颗粒监控系统服务器)
    核心角色: 环境清洁度卫士。监控生产环境的洁净度,特别是对芯片良率致命的颗粒污染。

主要功能:

连接颗粒监测器: 接收来自分布在洁净室内各关键位置的颗粒传感器的实时数据。

超标警报: 当颗粒物浓度超过设定阈值时,立即发出警报,并可自动触发设备暂停或通知工程师处理。

趋势分析: 记录和分析颗粒数据,用于环境改善和问题根源分析。

  1. PRMS Server (Particle Reporting and Management System / 颗粒报告与管理系统服务器)
    核心角色: 颗粒数据分析师。与PMS紧密相关,更侧重于对颗粒数据的后期处理、报告和深度管理。

主要功能:

数据存储与查询: 存储长期的颗粒历史数据,并提供强大的查询和报表生成功能。

SPC(统计过程控制): 对颗粒数据进行统计分析,监控环境稳定性和预测潜在问题。

合规性报告: 生成符合内部或客户要求的洁净度报告。

  1. RTMS Server (Real-Time Monitoring System / 实时监控系统服务器)
    核心角色: 生产过程的“心电图仪”。专注于实时采集和分析生产设备在加工过程中产生的工艺参数。

主要功能:

高频率数据采集: 以毫秒级频率从设备传感器采集数据(如温度、压力、气体流量、功率等)。

实时监控与告警: 在加工过程中实时判断参数是否在允许的上下限范围内,一旦超差立即报警,甚至中断生产,防止批量性不良。

先进过程控制(APC): 为更高级的APC应用提供数据基础,实现参数的自动微调,补偿工艺漂移。

  1. OCAP Server (Out-of-Control Action Plan / 异常控制行动方案服务器)
    核心角色: 标准化的应急手册。当生产出现异常(如设备宕机、参数超差、测试良率暴跌)时,引导操作员或工程师执行标准化的排查和处理流程。

主要功能:

流程引导: 出现异常后,自动弹出预定义的检查步骤和处理方案(例如:“第一步:检查气体压力;第二步:确认阀门状态...”)。

记录与追踪: 记录所有执行的操作和结果,确保问题处理的可追溯性。

防止人为失误: 减少不同工程师因经验差异导致的处理方式不一致,提高问题解决的效率和准确性。

  1. FWP Server (Fault Detection and Classification / Wafer Probing 关联服务器)
    核心角色: 良率问题侦探。这个名称可能特定于某些供应商,其核心功能是FDC(Fault Detection and Classification,故障检测与分类)。

主要功能:

工艺故障诊断: 分析RTMS采集的工艺参数数据,运用机器学习或统计算法,检测微小的异常模式,并自动分类可能的原因。

与电性测试关联: 将工艺过程中的异常与最终晶圆测试(Wafer Probing) 的良率结果进行关联分析,快速定位导致良率问题的特定工艺步骤和设备。

  1. AMS Server (Automated Material Handling System Server / 自动化物料搬运系统服务器)
    核心角色: 与MDS Server功能高度重叠或完全相同。在大多数半导体工厂的语境下,AMS 和 MDS 指的是同一个系统,即控制天车、堆垛机等自动化物流设备的服务器。它负责执行MES发出的物料搬运指令。

总结与类比
您可以这样理解它们之间的关系:

MES 是公司的 CEO,制定战略并下达总体命令。

UAC 是 部门经理,将CEO的命令翻译给一线员工(设备)并汇报情况。

MDS/AMS 是 物流部门,负责在公司内部搬运物资。

PMS/PRMS 是 环境与安全部门,负责监控办公环境的空气质量并生成报告。

RTMS 是 生产线质检员,实时盯着仪表盘,确保每个生产环节的参数都合格。

OCAP 是 标准操作流程手册,出现任何意外情况,都按它规定的步骤处理。

FWP 是 高级质量分析师,分析生产数据和最终产品质量的关系,找出问题的根本原因。

所有这些系统通过紧密集成,构成了一个高度自动化、智能化和可视化的现代半导体智能制造工厂。

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