工業(yè)4.0發(fā)展和半導(dǎo)體制造網(wǎng)絡(luò)整合

為滿足消費(fèi)者對(duì)功能更豐富和性能更高的設(shè)備需求，半導(dǎo)體制造業(yè)需在資本設(shè)備方面進(jìn)行大量投資，因而也導(dǎo)致競爭變得日趨激烈。為提高競爭力，芯片制造商正在采用工業(yè)4.0 制造技術(shù)來實(shí)現(xiàn)更高水平的卓越運(yùn)營。在本文中，我會(huì)闡述工業(yè) 4.0 的含義，提供工業(yè) 4.0 在半導(dǎo)體晶圓廠環(huán)境下的應(yīng)用示例，并說明應(yīng)用材料公司如何驅(qū)動(dòng)這一發(fā)展。

在深入細(xì)節(jié)之前，讓我們先了解一下什么是工業(yè) 4.0。工業(yè) 4.0 的概念由德國政府首次提出，用以描述人工智能 （AI） 、大數(shù)據(jù)、云計(jì)算和工業(yè)物聯(lián)網(wǎng) （IIoT） 等新技術(shù)所帶來的第四次工業(yè)革命。、第一、第二、第三次工業(yè)革命的驅(qū)動(dòng)因素分別是蒸汽和水力發(fā)電，電力使用，計(jì)算機(jī)技術(shù)（圖1）。

工業(yè) 4.0 概念的實(shí)現(xiàn)通常稱為“智能制造”，我們經(jīng)常稱之為“智能工廠”。工業(yè) 4.0 的主要特點(diǎn)包括：

· 制造系統(tǒng)的垂直整合

o 在工廠中，具有網(wǎng)絡(luò)連接的生產(chǎn)系統(tǒng)稱為信息物理生產(chǎn)系統(tǒng) （CPPS）。在工業(yè) 4.0 中，CPPS將被垂直整合和連接，以便使環(huán)境和價(jià)值鏈中的任何變化都能反映到制造過程中。

· 跨企業(yè)和價(jià)值鏈實(shí)現(xiàn)水平整合

o 將制造設(shè)備與合作伙伴、供應(yīng)商、分包商等一起水平整合到價(jià)值鏈中

通過云、大數(shù)據(jù)、移動(dòng)和 AI/分析等新一代技術(shù)實(shí)現(xiàn)并加速整合

首先，讓我們看一下半導(dǎo)體晶圓廠的垂直整合。如下面的圖 2 所示，這涉及整合所有 ISA-95 層級(jí)。

ISA-95 層級(jí)包括第 0 級(jí)（適用于包含所有傳感器和執(zhí)行器的物理設(shè)備）到第 4 級(jí)，涵蓋各種企業(yè)業(yè)務(wù)系統(tǒng)。每個(gè)層級(jí)的垂直整合需要對(duì)接口進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化。在半導(dǎo)體行業(yè)中，很久以前設(shè)備整合便在 SECS/GEM 接口上進(jìn)行過標(biāo)準(zhǔn)化。高速 SECS 消息服務(wù) （HSMS） 的建立是為了通過更高速的以太網(wǎng)來支持 SECS/GEM 通信。隨著傳感器的使用量增多，半導(dǎo)體設(shè)備現(xiàn)在已能夠傳輸大量工程數(shù)據(jù)。

為了支持高速診斷數(shù)據(jù)采集，工程數(shù)據(jù)接口（現(xiàn)在稱為接口 A）已經(jīng)與控制接口分開，僅用于采集設(shè)備數(shù)據(jù)。這滿足行業(yè)的需求，可將所有數(shù)據(jù)放在一個(gè)通用平臺(tái)上以實(shí)現(xiàn)一致性和便捷整合/分析。其結(jié)果是提高了批次 （R2R） 控制和故障檢測以及分類 （FDC） 分析等各種分析解決方案的效率，而這些分析可作為應(yīng)用材料公司的 SmartFactory® 制造解決方案的一部分。