Semiconductor research and development(R&D) fabs are very different than production fabs in many ways such as the scales of production, job priority, production methods, and performance measures. Efficient operations of R&D fabs are very important to the development of new product, process stability, high yield, and ultimately company competitiveness. This paper proposes the fab-wide scheduling method for operational optimization of the R&D fabs. Most scheduling systems of semiconductor fabs have only focused on maximizing throughput of each separated areas without considering WIP(works in process) flows of entire fab. In this paper, we proposes the a fab-wide scheduling system which schedules all lots to entire fab equipment at once. We develop the MIP(mixed integer programing) model which allocates the lots to production equipment considering many constraints of all processes and the CP(constraint programming) model which determines the sequences of the lots in the production equipment. The proposed FAB-wide scheduling model is applied to the newly constructed R&D fab. As a result, we have accomplished the system based automated job reservation, decrease of the hot lot delay, increase of the queue time satisfaction, the high throughput by maximizing the batch sizes, decrease of the WIP TAT(Turn Around Time).
Semiconductor manufacturing has been emerged as a highly competitive but profitable business. Accordingly it becomes very important for semiconductor manufacturing companies to meet customer demands at the right time, in order to keep the leading edge in the world market. However, due-date oriented production is very difficult task because of the complex job flows with highly resource conflicts in fabrication shop called FAB. Due to its cyclic manufacturing feature of products, to be completed, a semiconductor product is processed repeatedly as many times as the number of the product manufacturing cycles in FAB, and FAB processes of individual manufacturing cycles are composed with similar but not identical unit processes. In this paper, we propose a production scheduling and control scheme that is designed specifically for semiconductor scheduling environment (FAB). The proposed scheme consists of three modules: simulation module, cycle due-date estimation module, and dispatching module. The fundamental idea of the scheduler is to introduce the due-date for each cycle of job, with which the complex job flows in FAB can be controlled through a simple scheduling rule such as the minimum slack rule, such that the customer due-dates are maximally satisfied. Through detailed simulation, the performance of a cycle due-date based scheduler has been verified.
In this paper, we propose a logical control-based actor-critic algorithm as an efficient approach for the approximation of the capacitated fab scheduling problem. We apply the average reward temporal-difference learning method for estimating the relative value functions of system states, while avoiding deadlock situation by Banker's algorithm. We consider the Intel mini-fab re-entrant line for the evaluation of the suggested algorithm and perform a numerical experiment by generating some sample system configurations randomly. We show that the suggested method has a prominent performance compared to other well-known heuristics.
In this paper, we propose a model-based approach to estimating production parameters of semiconductor FAB equipment. For FAB scheduling, for example, we need to know equipment's production parameters such as flow time, tact time, setup time, and down time. However, these data are not available, and they have to be estimated from material move data such as loading times and unloading times that are automatically collected in modern automated semiconductor FAB. The proposed estimation method may be regarded as a Bayes estimation method because we use additional information about the production parameters. Namely, it is assumed that the technical ranges of production parameters are known. The proposed estimation method has been applied to a LCD FAB, and found to be valid and useful.
The semiconductor industry is one of those in which the most intricate processes are involved and there are many critical factors that are controlled with precision in those processes. Naturally production scheduling in the semiconductor industry is also very complex and studied by the industry and academia for many years; however, still there are many issues left unclear in the problem. This paper proposes an multi-objective optimization-based scheduling method for semiconductor fabrication(fab). Two main objectives are throughput maximization and meeting target production quantities. The first objective aims to reduce production cost, especially the fixed cost incurred by a large investment constructing a new fab facility. The other is meeting customer orders on time and also helps a fab maintain stable throughput through controlled WIP balancing in the long run. The paper shows a trade-off structure between the two objectives through experimental studies, which provides industrial practitioners with useful references.
반도체 제조라인(FAB)은 복잡하고 불확실한 운영환경에서 작동하는 대규모의 제조시스템 중 하나로 반도체 설비 운영을 담당하는 엔지니어들은 직관적이고 신속한 공정 스케줄링을 위해 가중치 기반 스케줄링을 널리 사용하고 있다. 가중치 기반 스케줄링에서 가중치 결정은 FAB 성능에 큰 영향을 미치므로 엔지니어들은 가중치 최적화를 위하여 시뮬레이션 기반 의사결정을 활용할 수 있다. 그러나 대규모 시뮬레이션은 많은 실험 비용을 요구하기 때문에 효과적인 의사결정을 위해서 신중한 실험설계가 요구된다. 본 연구에서는 적은 시뮬레이션 실행 내에서 효율적인 스케줄링을 도출하기 위해 세 가지 샘플링 대안(i.e., Optimal latin hypercube sampling(OLHS), Genetic algorithm(GA), and Decision tree based sequential search (DSS))에 대한 비교연구를 수행하였다. 시뮬레이션 실험을 통해 세 가지 대안이 단일 규칙보다 우수한 성능을 보였고, 그중 GA와 DSS가 최적화를 위한 효과적인 대안이 될 수 있음을 확인하였다.
The purpose of this paper is to develop and show the efficiency of the URL(Unload Request Logic) and LRL(Load Request Logic) of the dispatcher in the Fab(Fabrication) Manufacturing Execution System. These logics are the core procedures which control the material(wafer and glass substrate) flow efficiently in the semiconductor and LCD fab considering inter-bay as well as intra-bay material flow. We use the present and future status information of the system by look-ahead and the information about the future transportation schedule of Automated Guided Vehicles. The simulation results show that the URL and LRL presented in this paper reduce the average lead time, average and maximum WIP level, and the average available AGV waiting time.
Modeling and system development for the fabrication process in the semiconductor manufacturing is presented in this paper. Maximization of wafer production can be achieved by the wafer flow balance under high utilization of bottleneck machines. Relatively simpler model is developed for the fabrication line by considering main characteristics of logistics. Simulation system is developed to evaluate the line performance such as balance rate, utilization, WIP amount and wafer production. Scheduling rules and input rules are suggested, and tested on the simulation system. We have shown that there exists good combination of scheduling and input rules.
본 연구는 국내 300mm 웨이퍼를 이용하여 반도체 제품의 제조라인을 대상으로 수행 되었던 자동화 생산을 위한 일정계획 시스템 재 구축 프로젝트에 관한 내용이다. 본 프로젝트의 주요 목적은 반도체 제조라인 내의 세정, 확산, 포토, 증착과 같은 주요공정들을 대상으로 효율적인 일정계획 수립 알고리듬을 개발하고 그것을 실시간 일정계획 시스템에 구현함으로써 반도체 제조라인의 자동화 생산률을 향상시키는 것이다. 본 논문에서는 여러가지 주요 공정들 중 제한된 대기시간 제약과 배치공정의 특성이 존재하는 세정과 확산으로 이루어진 연속공정 구간을 대상으로 개발된 일정계획 알고리듬과 실시간 일정계획 시스템의 개발에 대한 내용에 초점을 두었다. 일정계획 시스템 재 구축 프로젝트가 시작 될 시점에 세정과 확산 공정의 자동화 생산률은 각각 50%와 10% 정도 였으나, 프로젝트 수행 완료 후에는 각각 91%와 83% 까지 자동화 생산률이 향상 되었다. 자동화 생산률의 향상은 작업자의 인건비 절감, 생산성의 향상, 지속적이고 편차 없는 생산을 의미한다.
In semiconductor manufacturing, wafer fabrication is the most complicated and important process, which is composed of several hundreds of process steps and several hundreds of machines involved. The productivity of the manufacturing mainly depends on how well they control balance of WIP flow to achieve maximal throughput under short manufacturing cycle time. In this paper mathematical formulation is suggested for the stepper scheduling, in which cycle time reduction and maximal production is achieved.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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