第1章緒論

1.1研究背景及研究意義

由于全球經(jīng)濟恢復(fù)緩慢,加上人力成本高等諸多原因,國際半導(dǎo)體大公司產(chǎn)業(yè)布局正面臨大幅調(diào)整,關(guān)停轉(zhuǎn)讓下屬封測企業(yè)的動作頻繁發(fā)生,如:日本松下集團已將在印度尼西亞、馬來西亞、新加坡的3家半導(dǎo)體工廠出售。日本松下在中國上海和蘇州的封測企業(yè)也在尋求出售或合作伙伴。英特爾近期也表示,該公司將在2014年的二、三兩個季度內(nèi),將已關(guān)閉工廠的部分業(yè)務(wù)轉(zhuǎn)移至英特爾位于中國等地現(xiàn)有的組裝和測試工廠中。歐美日半導(dǎo)體巨頭持續(xù)從封測領(lǐng)域退出,對國內(nèi)封測業(yè)的發(fā)展也非常有利。

但是,國內(nèi)封測業(yè)的發(fā)展也面臨制造業(yè)漲薪潮(成本問題)、大批國際組裝封裝業(yè)向中國大陸轉(zhuǎn)移(市場問題)、整機發(fā)展對元器件封裝組裝微小型化等要求(技術(shù)問題)等重大挑戰(zhàn)。國內(nèi)封測企業(yè)必須通過增強技術(shù)創(chuàng)新能力、加大成本控制、提升管理能力等措施,才能在瞬息萬變的市場競爭中立于不敗之地。

聚焦到半導(dǎo)體測試工廠,半導(dǎo)體測試設(shè)備價格高昂,提高設(shè)備利用率是降低產(chǎn)品的成本,提升產(chǎn)品競爭力的最有效的途徑之一。本文針對半導(dǎo)體測試中的一個分支,存儲芯片(閃存)的測試進行分析,探討提升設(shè)備利用率的方法。

半導(dǎo)體存儲芯片的制造商相對集中,競爭也非常激烈。其中三星,東芝,閃迪,美光,海力士,英特爾6家公司占了全球%%的產(chǎn)能(見圖1.1)。半導(dǎo)體存儲器件和其它半導(dǎo)體器件的測試相比有鮮明的區(qū)別。存儲器件的測試時間非常長,典型的64GByte芯片的測試時間長達2小時;并且并行測試量非常大,典型測試機可以達到768個芯片同時測試。而非存儲的半導(dǎo)體器件測試時間僅為幾砂或幾十秒;并行測試多為4、8個芯片同時測試。從目前文獻中可以獲取的關(guān)于半導(dǎo)體制造產(chǎn)能提升的研究,大多集中于半導(dǎo)體封裝工序,有關(guān)測試工序產(chǎn)能提升的研究難尋。本研究參照了現(xiàn)有封裝、測試設(shè)備綜合效率(簡稱;OEE)提升的方法,結(jié)合存儲器測試的特點提出連續(xù)生產(chǎn)的方法以提升產(chǎn)能。

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1.2技術(shù)方案及論文結(jié)構(gòu)

本文先從大量閱讀目前對半導(dǎo)體OEE的研究著手,找出目前普遍存在的問題,以S公司OEE實際出發(fā),使用基本帕累托圖和瀑布圖等分析工具找出S公司主要的設(shè)備效率損失原因,基于存儲巧片測試流程的特點,提出自己解決問題的方法。

各章總體安排如下:緒論部分介紹半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的特點,引出研究方向;對研究架構(gòu)進行說明;第2章是相關(guān)理論概述,對業(yè)界研究方法和結(jié)果進行總結(jié);第3章針對S公司的特點,分析設(shè)備效率損失的原因;第4章提出改善意見;第5章是效果評估及展望,總結(jié)研究成果,歸納研究不足,展望與建議;其中第3章和第4章為論文寫作重點。

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第2章相關(guān)理論概述

2.1設(shè)備綜合效率在實際中的應(yīng)用實例

2.1.1機臺狀態(tài)的定義

按照SEMIE10-0304E的規(guī)定,機臺狀態(tài)可以分為圖2.1六部分。

(1)生產(chǎn)時間:機器用于出貨生產(chǎn)的時間。包括:正常生產(chǎn),重工等。

(2)生產(chǎn)暫停時間;除了非計劃生產(chǎn)時間,機臺處于可生產(chǎn)狀態(tài),但并沒有進行生產(chǎn)。包括:操作工不可能,作業(yè)產(chǎn)品不可得,沒有治工具,系統(tǒng)沒有指令等。

(3)工程作業(yè)時間:機臺處于可生產(chǎn)狀態(tài),但用于工程試驗。包括:制程的調(diào)試,設(shè)備的調(diào)試,軟件調(diào)試。

(4)計劃停機時間:由于計劃的停機使得設(shè)備不能用于正常生產(chǎn)。包括:計劃保養(yǎng),廠務(wù)相關(guān)的停機,更換治具。非計劃停機:在計劃工作時間內(nèi),設(shè)備不能用于正常生產(chǎn)。包括:機臺維修等。

(5)非計劃工作時間:機臺的時間沒有被安排。包括:周末,節(jié)假日等。

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2.2批量/排程對半導(dǎo)體生產(chǎn)過程的影響

2.2.1半導(dǎo)體生產(chǎn)中的批量大小的產(chǎn)生

批量指產(chǎn)品批次的數(shù)量。在半導(dǎo)體生產(chǎn)的前端晶圓廠,通常的批量是25片晶圓。而在半導(dǎo)體生產(chǎn)的后端封裝和測試工廠,由于產(chǎn)品的差別,批量可以從幾百顆到幾萬顆。如何規(guī)劃批量及如何投產(chǎn)進而實現(xiàn)生產(chǎn)機臺利用率最高,產(chǎn)品周轉(zhuǎn)時間最短,庫存最低成為了半導(dǎo)體生產(chǎn)領(lǐng)域研究的重要課題。

測試是封裝的后道工序,出于對可追溯性的要求,通常測試批量自動承接封裝的批量。理解封裝批量的產(chǎn)生對了解測試批量的變化有非常大的幫助。在封裝工序,同樣基于可追湖性的要求,封裝的批量是由封裝產(chǎn)品包含芯片的數(shù)量和晶圓廠的批量決定的。例如,假設(shè)封裝產(chǎn)線上最佳的批次是2500顆/批次,而毎片晶圓上有600顆芯片,且每個晶圓批次是25片晶圓,所以每個批次的晶圓共有15000顆五:片。如果每顆產(chǎn)品包含兩顆芯片,那么每個批次的晶圓可以封裝成品是7500顆,按照封裝最佳批次2500顆/批次,一個晶圓化次剛好拆成3個封裝批次。如果每個產(chǎn)品包括4顆芯片,那么可以封裝的3750顆產(chǎn)品,可以拆成2500顆/批次+1250顆/批次;如果每個產(chǎn)品包括16顆芯片,那么封裝的成品是%7顆,封裝的批次就是%7顆/批次。所以,產(chǎn)品的變化和每片晶圓上芯片數(shù)量的變化會導(dǎo)致后端測試批量的變化。隨著人們對存儲容量的需求越來越大,越來越多的閃存芯片被封裝到了同一芯片中,也導(dǎo)致了測試批量越來越小。

在半導(dǎo)體測試業(yè)內(nèi),半導(dǎo)體存儲芯片測試和半導(dǎo)體邏輯芯片測試一個非常大的不同在于測試時間和測試并行數(shù)的不同。對邏輯芯片而言,通常的并行測試數(shù)量為4或8個,測試時間為10s左右。對半導(dǎo)體存儲測試莊片而言,通常的并行測試數(shù)量為768個,測試時間為300s。由于并行測試數(shù)的差別,批量對半導(dǎo)體存儲芯片和邏輯芯片的影響也不同。

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第3章S公司測試現(xiàn)狀及設(shè)備效率損失問題分析............11

3.1S公司測試現(xiàn)狀................11

3.1.1S公司及行業(yè)簡介..............11

第4章基于連續(xù)生產(chǎn)的S公司測試設(shè)備效率提升建議............21

4.1連續(xù)生產(chǎn)的概念...............21

4.2基于連續(xù)生產(chǎn)的S公司機臺利用率提升方案.........21

第5章效果評估及建議...............30

5.1論文總結(jié)..............30

第4章基于連續(xù)生產(chǎn)的S公司測試設(shè)備效率提升建議

4.1連續(xù)生產(chǎn)的概念

連續(xù)生產(chǎn)特指在并行測試數(shù)非常多的情況下,當前批次的最后一個測試盤己經(jīng)包含了一部分下一個測試批次的材料,將前后兩個批次連接了起來。

我們將傳統(tǒng)的測試方式稱為順序生產(chǎn),我們利用時序圖來比較兩種測試方式的差別。圖4.1為按批次順序生產(chǎn)流程圖,完成批次A和B的生產(chǎn),首先對批次A的開批檢查,然后開始測試批次A的完整測試盤,接著是批次A的測試零盤,測試完成后進行批次A的結(jié)批動作,批次B重復(fù)上述過程完成測試

圖4.2是連續(xù)生產(chǎn)的流程圖,圖中批次A先開始開批動作然后開始測試批次A的完整測試盤,在測試過程中批次B進行開批,在開始測批次B的零盤的同時完成批次A的結(jié)批動作,最后是批次B的結(jié)批動作。整個過程中,只有開始和結(jié)束的開結(jié)批動作,機臺屬于空閑狀態(tài),其余時間機臺都用來生產(chǎn)。

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第5章效果評估及建議

5.1論文總結(jié)

本論文以實際工作中遇到的困難為出發(fā)點,引發(fā)了對提高測試機設(shè)備利用率的思考。通過對產(chǎn)業(yè)的分析可以得出,由于測試設(shè)備的昂貴和測試時間的不斷增長,使得測試的成本在整個半導(dǎo)體制造工序占比越來越高,從而也凸顯了設(shè)備利用率提高的價值。

本文通過對比不同的批量對傳統(tǒng)的邏輯芯片測試和半導(dǎo)體存儲芯片測試的差別,揭示了半導(dǎo)體存儲芯片特有的零盤浪費。本文利用OEE為衡量方法,通過瀑布圖,柏拉圖等分析工具也進一步確立了零盤浪費是存儲忘片利用率低的主要原因。

通過對生產(chǎn)機臺和流程的研究,本論文提出了使用連續(xù)生產(chǎn)的方式降低零盤的浪費,并且深入討論了連續(xù)生產(chǎn)的效果和實現(xiàn)的具體方法。

參考文獻（略）