半导体制造系统的动态调度方法技术方案

本发明专利技术涉及一种半导体制造系统调度的自组织调度方法包括S1：设置自组织单元的角色和参数，定义生产环境中的关键节点；S2：构建自组织单元之间的协商机制，设计决策和调度主体ESOU单元；S3：根据ESOU单元的决策指令，设计LSOU分配调度单元，负责区分单批处理和多批处理；S4：设计基于自组织单元的调度机制，来实现动态的半导体调度。本发明专利技术包括三个方面：自组织单元的角色定义，自组织单元之间的协商机制及其决策方法。基于真实行业基准生产线的模拟表明，该方法在工作移动，吞吐量和按时交付率方面提升了4.9％，9.06％和20.23％。9.06％和20.23％。9.06％和20.23％。

【技术实现步骤摘要】
半导体制造系统的动态调度方法


[0001]本专利技术属于半导体
，特别涉及一种半导体制造系统的动态调度方法。

技术介绍

[0002]半导体晶圆制造设施是工业中使用的最复杂的生产过程之一。主要过程通常包含250
‑
500个处理步骤，涉及数百种不同的机器，这些机器可以分为单处理机，批处理机(BPM)，多室处理机，管道式处理机和湿式台式处理机等。

技术实现思路

[0003]本专利技术目的是解决半导体晶圆制造厂(fab)中由于制造操作的复杂性在确保生产效率方面带来的调度问题，提出了一种有效的半导体制造系统的动态调度方法。该方法基于自组织的动态调度规则(DDRSO)，主要从以下三个方面设计：自组织单元的角色定义，自组织单元之间的协商机制及其决策方法。
[0004]本专利技术基于真实行业基准生产线的模拟运行模型进行的模拟表明，与传统的启发式调度策略相比，该方法在工作移动、吞吐量和按时交付率方面实现了较大提升。考虑到工作量和热点，方法可以扩展为Extended
‑
DDRSO。在不同的工作负载水平下，E
‑
DDRSO的性能优于DDRSO。
附图说明
[0005]通过参考附图阅读下文的详细描述，本专利技术示例性实施方式的上述以及其他目的、特征和优点将变得易于理解。在附图中，以示例性而非限制性的方式示出了本专利技术的若干实施方式，其中：
[0006]图1根据本专利技术实施例的仿真模型的控制界面。
[0007]图2根据本专利技术实施例的对比DDRSO的五种启发式调度规则示意图。
[0008]图3根据本专利技术实施例的处理硬盘数据样式的展示示意图。
[0009]图4根据本专利技术实施例的E
‑
DDRSO、DDRSO与另外三个启发式调度规则的MOV对比示意图。
[0010]图5根据本专利技术实施例的E
‑
DDRSO、DDRSO与另外三个启发式调度规则的TH对比示意图。
[0011]图6根据本专利技术实施例的E
‑
DDRSO、DDRSO与另外三个启发式调度规则的CT对比示意图。
[0012]图7根据本专利技术实施例的生产调度流程图。
[0013]图8根据本专利技术实施例的半导体制造系统的动态调度仿真系统示意图。
具体实施方式
[0014]半导体制造工厂范围的生产调度是一项复杂而艰巨的任务，它具有多个相当大的
特征：需求波动，产品版本不同，工作优先级不同，产能不平衡，可重入现象，数百个处理步骤，具有相同配方的替代机器以及不断变化的瓶颈。由于极高的资本投资，半导体制造商要求较高的总体设备效率和利用率。工艺复杂性增加和特征尺寸减小导致更频繁的断电，工作返工和其他不确定性问题。因此，调度方法必须能够快速响应实时返工和中断情况。作为一种有效的方法，动态调度规则已在学术界和行业中引起了越来越多的关注。同时，由于上下游机器之间的关系复杂且牢固，因此最好在晶圆厂范围内采用动态调度方法。
[0015]半导体智能调度领域有大量相关研究，通过观察运送货物的经验操作并考虑了高架起重运输(OHT)运输的影响和局限性，基于启发式的OHT调度规则，可以加快货物运输以减少工作量，缩减300毫米晶圆制造中自动材料处理模式下的等待时间，并最大程度地减少运输延迟，启发式调度方法可以有效地加快批量的移动。瓶颈检测和相应的动态调度策略，可以平衡瓶颈机器和非瓶颈机器的工作量，以防止出现高工作量(WIP)的瓶颈饥饿和非瓶颈。与先进先出(FIFO)和临界比率(CR)等经典调度策略相比，这种方法在平均周期时间，周期时间方差和按时交付率方面均取得了改进。考虑到瓶颈和整个生产线的特点，通过预测工作量和工作等待时间，基于改进的自适应网络模糊推理系统(ANFIS)的瓶颈预测方法。考虑到设备的瓶颈，瓶颈机器的工作量级别和到期日期，基于发布策略的动态调度算法，可以防止瓶颈不足，平衡在制品(WIP)和更高的吞吐量。为了应对半导体测试设备中多个作业计划的复杂性，基于启发式最佳优先策略与受控回溯策略相结合的调度算法，可以减少设置时间。基于生产计划和运营计划的两级分层生产计划(HPP)方法，使用总体规划中的线性规划(LP)模型获得生产计划，并使用基于优先级的调度方法获得机器上的调度，并在分解层次中使用离散事件模拟对其进行评估，该方法在总生产成本和订单总延误方面要明显超过目前广泛使用的启发式调度算法。
[0016]自组织是一种在1960年代后期发展起来的系统理论。主要用于解决复杂的自组织系统的形成和发展机制，然后从无序到有序地重建系统。因此，考虑到调度问题的动态性和复杂性，基于自组织的多阶段和多产品过程调度方法，以克服瓶颈机器的动态调度问题。在半导体生产领域，自组织调度策略的研究取得了较大的进展。基于自组织方法，通过将调度系统，配置和优化和集成到需要最少人工干预的单个自主过程中，降低了调度系统的操作复杂度。20世纪80年代左右，智能多控制器系统被提出，该控制器系统包含三个主要机制：基于仿真的训练示例生成机制，数据预处理机制和基于自组织映射(SOM)的MSR选择机制。这些机制可以在训练样本生成阶段克服传统机器学习方法的训练时间长的问题。在长期的各种生产性能标准下，智能多控制器方法比每个生产间隔开始时每个决策变量的固定决策调度规则产生的系统性能更好。
[0017]根据一个或者多个实施例，一种半导体制造系统调度问题的自组织调度方法(DDRSO)，包括：步骤S1：设置自组织单元的角色和参数，定义生产环境中的关键节点；步骤S2：构建自组织单元之间的协商机制，设计决策和调度主体ESOU单元；步骤S3：根据ESOU单元的决策指令，设计LSOU分配调度单元，负责区分单批处理和多批处理；步骤S4：设计基于自组织单元的调度机制，来实现动态的半导体调度。本专利技术主要从以下三个方面设计：自组织单元的角色定义，自组织单元之间的协商机制及其决策方法。基于真实行业基准生产线的模拟运行模型进行的模拟表明，与传统的启发式调度策略(包括先进先出(FIFO)和临界比率(CR)等方法)相比，该方法在工作移动，吞吐量和按时交付率方面提升了4.9％，9.06％
和20.23％。考虑到工作量和热点，建议的方法还可以扩展为扩展型自组织调度方法(E
‑
DDRSO)。仿真表明，在任何工作负载水平下，E
‑
DDRSO的性能都比DDRSO更好。此外，与灵活的调度方法相比，E
‑
DDRSO还可以获得更好的结果，尤其是将循环时间(CT)缩短了16.51％。
[0018]本专利技术实施例的调度方法，基于自组织的动态调度规则(DDRSO)。该方法主要从以下三个方面设计：自组织单元的角色定义，自组织单元之间的协商机制及其决策方法。基于真实行业基准生产线的模拟运行模型进行的模拟表明，与传统的启发式调度策略相比，该方法在工作移动，吞吐量和按时交付率方面实现了4.9％，9.06％和20.23％的改进。先进先出(FIFO)和临界比率(CR)。考虑本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种半导体制造系统的动态调度方法，其特征在于，包括以下步骤，设置半导体制造系统中的自组织单元的角色和参数，定义生产环境中的关键节点；构建自组织单元之间的协商机制，设计决策和调度主体ESOU单元；根据ESOU单元的决策指令，设计LSOU分配调度单元，负责区分单批处理和多批处理；设计基于自组织单元的调度机制，实现动态的半导体调度。2.根据权利要求1所述的半导体制造系统的动态调度方法，其特征在于，该方法进一步包括：S1，构建加工对象自组织单元LSOU，加工对象自组织单元LSOU代表一批需要调度的晶圆模块；S2，构建配方自组织单元RSOU，该配方自组织单元RSOU代表调度过程中的晶圆待调度方案；S3，根据半导体调度的组批要求，由多种半导体晶圆组成一批在同一设备上加工，构建批次自组织单位BSOU，该批次自组织单位BSOU代表由相同调度方案组成的多个调度批次，并使用当前同一调度设备；S4，构建设备自组织单元ESOU)，该ESOU代表半导体系统中的设备，包括多批次ESOU和单批次ESOU；S5，构建处理资源自组织单元PSOU，该处理资源自组织单元PSOU负责设置相应的调度规则；S6，分别计算非批处理设备组L
u
和批处理设备组L
b
的工作量，的工作量，T
R
是设备组的缓冲区中的排队处理时间；T
E
是设备的剩余可用时间；maxBatch代表当前设备组的最大处理能力(以批次为单位)。S7，计算当前设备组的最大处理能力L
m
，L
m
＝max{R1,R2,
…
,R
m
}*equNum (3)R
m
代表设备组中配方m的处理时间；equNum代表设备组中的设备数；S8，分别判断非批处理和批处理设备是否存在瓶颈，S8，分别判断非批处理和批处理设备是否存在瓶颈，queLen代表缓冲区中排队的手数；maxBatch为设备上可以处理的最大批次数。S9，确保紧急批次的快速完成并提高总准时交付率，随机选择一定比例的紧急批次作为静态批次并设置到期日：D
i
为第一批待交付产品的到期日；T
pti
为批次i中每个步骤的处理时间。
S10，动态识别紧急批次，如果一个批次很可能被延迟，那么它将动态地成为一个紧急批次，以确保按时交货，判断某批次是否可以成为紧急批次的方法：T
P
代表该批次的实际剩余处理时间；T
T
代表该批次的理论剩余处理时间；T
pro
代表当前步骤中批次的处理时间。DueDate是理论交付日期，curTime是当前的时间。3.根据权利要求1所述的半导体制造系统的动态调度方法，其特征在于，所述步骤S1具体包括：S11，LSOU
i

【专利技术属性】
技术研发人员：李莉，林国义，杨浩林，
申请(专利权)人：同济大学，
类型：发明
国别省市：