Виробнича система

Виробнича система

Традиційний підхід до організації напівпровідникового виробництва, який називається Масова Виробнича Система (MMS - Mass Manufacturing System), більшою мірою орієнтований тільки на мінімізацію собівартості у розрахунку на одиницю продукції, що є не зовсім оптимальним, тому що не враховує важливість таких показників як: строки виходу на ринок, капітальні витрати і здатність адаптуватися до різноманітності продукції. Саме тому почав розвиватися альтернативний підхід до організації напівпровідникового виробництва, що отримав назву Адаптивна Виробнича Система (AMS - Adaptable Manufacturing System). У даній роботі буде зроблена спроба показати (на основі результатів моделювання AMS та MMS фабрик представлених на симпозіумі IEEE / SEMI International Semiconductor Manufacturing Science в 1993 році), що створення більш гнучкої маркетингової політики заснованої на швидкій реакції до зміни потреб ринку, дозволяє не тільки бути першими на ринку, але також не втрачати здатність до масового випуску продукції. Т. е., іншими словами, за рахунок збільшення собівартості виробу, AMS дозволяє вийти першими на ринок з достатнім обсягом готової продукції (якісної), тим самим обганяючи конкурентів на термін від декількох днів до двох і більше тижнів (залежить від виду продукції), що створює тимчасову монополію на цей вид продукції. Причому, обладнання AMS фабрик і методи функціонування вибрані так, щоб оптимізувати собівартість з урахуванням термінів реалізації. А в міру виходу конкурентів на ринок з тією ж продукцією, але при більш низькій ціні, AMS здатне швидко і з мінімальними витратами перебудуватися в масове виробництво, де собівартість на одиницю продукції майже не відрізнятиметься від MMS фабрики.

Порівняємо AMS та MMS фабрики спочатку в стадії технологічної зрілості. На малюнку 1 і 2 відображено результати моделювання у вигляді залежностей темпу виробництва і середнього терміну виробництва від загальної кількості оброблюваних партій, де розмір однієї партії, на обох фабриках, залишався постійним і становив 24 підкладки.

Кластеру очищення, осадження металів і літографії перебували в конфігурації конвеєра. При розгляді малюнків 1 і 2 видно, що збільшення рівнів завантаження призводить до збільшення темпів виробництва за рахунок поліпшення використання, але також до погіршення термінів виробництва, що пояснюється ефектом насичення. Об'єднуючи рисунки 1 і 2, а також перетворюючи темпи виробництва в собівартість підкладки отримуємо криві представлені на малюнку 3.

Як показано на цьому малюнку, модель передбачає, що AMS фабрика, навіть у конфігурації технологічної зрілості, може виробляти підкладки приблизно в два рази швидше, ніж MMS фабрика. Мінімальна прибуток, одержуваний від AMS фабрики, приблизно на 15% вище, ніж від MMS фабрики.

Для подальшого аналізу порівняємо результати моделювання AMS та MMS фабрик сконфігурованих і керованих на отримання швидких термінів виробництва. На обох фабриках розмір партії становив 6 підкладок. Також на AMS фабриці були змінені конфігурації кластерів, які тепер були розраховані на серійне виробництво. По суті метод аналізу нічим не відрізняється від вже розглянутої за винятком того, що кінцевим результатом застосування цього методу став малюнок 4. У цьому випадку модель передбачає, що AMS фабрика повинна буде виробляти підкладки приблизно в три рази швидше, ніж MMS фабрика (на вигині кривих). Проте, мінімальна собівартість підкладок на обох фабриках виходить значно вище (приблизно в 3 рази) в порівнянні з конфігурацією технологічної зрілості.

Фабрики як AMS, так і MMS працюють у пілотній стадії є в багато разів складною моделлю, ніж фабрики з коротким терміном виробництва або в конфігурації технологічної зрілості. Пояснюється це тим, що витрати на виробничі потужності і на обладнання по контролю за браком стають виразною частиною всіх основних витрат. Причому, ці витрати змінюються в широких межах (у два і більше разів), навіть для фабрик працюють в одному і тому ж технологічному рівні. В добавок, науково-дослідна база може мати різноманітне обладнання охоплює кілька технологічних поколінь. З цих причин моделювання фабрик працюють у пілотній стадії не проводилося. Витрати на виробничі потужності є першочерговим важливістю, що служить причиною для спільного використання виробничих місць з високо-об'ємними фабриками. Наприклад, маленька 0.25 мкм фабрика працює у пілотній стадії може паралельно працювати з великою 0.5 мкм фабрикою.

Рисунок 5 показує відмінність в собівартості підкладок для області знаходиться злегка праворуч від робочих точок кривих на малюнку 3. Обладнання та інші капітальні вкладення знецінювалися понад п'ять років. Накладні витрати включають рідкі хімікати на MMS фабриці, запасні частини, підтримка зовнішніх зобов'язань, а також непрямі витрати на адміністрацію і фахівців. Але малюнок 5 не включає розподіл витрат виникають поза фабрики, такі як витрати на керівництво корпорацією і удосконалення продукту. Якби ці величини були включені, то собівартість підкладок була б вищою. Велика частина фабричних витрат не залежить від використання фабрики, крім витрат на матеріали і оператора, які частково пропорційні використанню. Основним виправданням високої собівартості підкладок в AMS в порівнянні з MMS, малюнки 3,4 і 5 - це збільшені витрати на обслуговування устаткування. Так як процес новий, то очікується, що покращення літографічних кластерів та використання одноподложечной рідкої очищення (на противагу сухий) зменшить ці витрати до низької значущості.

Переваги виробництва AMS фабрик є результат появи цілого ряду доступних технологій. Наприклад, різноманітне незалежне управління багатозонний лампами недавно зробило технічно здійсненним швидке вирощування та осадження термічної плівки. Стратегія ізольованого контролю зробило можливим об'єднувати такі машини один з одним в послідовність для серійної обробки, яка не повинна буде залежати від інтерактивних вимірювань для того, щоб підтримувати керування процесом. Для AMS фабрики доступні три головні технологічні зміни у виробництві: 1). Здатність замінити фактично всі установки групової обробки на установки індивідуальної обробки підкладок, причому витрачаючи на це мінімум коштів, 2). Можливість згрупувати ці пристрої не піддаючись значних втрат в управлінні процесом, 3).

Зниження часу наладки, особливо в степперах.

Замінюючи обладнання групової обробки пластин, особливо печей і ліній вологої обробки, зменшується мінімальний час всього процесу обробки. Згруповане обладнання дозволяє подальше зменшення часу, пропонуючи конвеєрну завантаження партій (коротко-строковий режим) або паралельну обробку партій (режим технологічної зрілості). Видаляючи частину обладнання і зменшуючи час налагодження створюємо економічно вигідні маленькі розміри партій, які можуть бути використані для подальшого зменшення термінів виробництва.

Адаптивна Виробнича Система являє собою новий підхід до альтернативної системи напівпровідникового виробництва, як з точки зору фізичного обладнання, так і експлуатації, що послужило причиною зростаючої важливості до основних витрат і термінів виробництва в додаванні до традиційної собівартості підкладок.