Традиционный подход к организации полупроводникового производства, который называется Массовая Производственная Система (MMS - Mass
Manufacturing System), в большей степени ориентирован только на минимизацию себестоимости в расчете на единицу продукции, что является не совсем оптимальным, потому что не учитывает важность таких показателей как: сроки выхода на рынок, капитальные затраты и способность адаптироваться к разнообразию продукции. Именно поэтому начал развиваться альтернативный подход к организации полупроводникового производства, получивший название
Адаптивная Производственная Система (AMS - Adaptable Manufacturing System).
В данной работе будет сделана попытка показать (на основе результатов моделирования AMS и MMS фабрик представленных на симпозиуме IEEE/SEMI
International Semiconductor Manufacturing Science в 1993 году), что создание более гибкой маркетинговой политики основанной на быстрой реакции к изменению потребностей рынка, позволяет не только быть первыми на рынке, но также не терять способность к массовому выпуску продукции. Т.е., другими словами, за счет увеличения себестоимости изделия, AMS позволяет выйти первыми на рынок с достаточным объемом готовой продукции (качественной), тем самым обгоняя конкурентов на срок от нескольких дней до двух и более недель (зависит от вида продукции), что создает временную монополию на этот вид продукции. Причем, оборудование AMS фабрик и методы функционирования выбраны так, чтобы оптимизировать себестоимость с учетом сроков реализации.
А по мере выхода конкурентов на рынок с той же продукцией, но при более низкой цене, AMS способно быстро и с минимальными затратами перестроиться в массовое производство, где себестоимость на единицу продукции почти не будет отличаться от MMS фабрики.
Сравним AMS и MMS фабрики сначала в стадии технологической зрелости. На рисунке 1 и 2 отображены результаты моделирования в виде зависимостей темпа производства и среднего срока производства от общего количества обрабатываемых партий, где размер одной партии, на обоих фабриках, оставался постоянным и составлял 24 подложки.

[pic]

[pic]

Кластера очистки, осаждения металлов и литографии находились в конфигурации конвейера. При рассмотрении рисунков 1 и 2 видно, что увеличение уровней загрузки приводит к увеличению темпов производства за счет улучшения использования, но также к ухудшению сроков производства, что объясняется эффектом насыщения. Объединяя рисунки 1 и 2, а также преобразуя темпы производства в себестоимость подложки получаем кривые представленные на рисунке 3.

[pic]

Как показано на этом рисунке, модель предсказывает, что AMS фабрика, даже в конфигурации технологической зрелости, может производить подложки приблизительно в два раза быстрее, чем MMS фабрика. Минимальная прибыль получаемая от AMS фабрики примерно на 15% выше, чем от MMS фабрики.

[pic]

Для дальнейшего анализа сравним результаты моделирования AMS и MMS фабрик сконфигурированных и управляемых на получение быстрых сроков производства. На обоих фабриках размер партии составлял 6 подложек. Также на AMS фабрике были изменены конфигурации кластеров, которые теперь были рассчитаны на серийное производство. В сущности метод анализа ничем не отличается от уже рассмотренного за исключением того, что конечным результатом применения этого метода стал рисунок 4. В этом случае модель предсказывает, что AMS фабрика должна будет производить подложки примерно в три раза быстрее, чем MMS фабрика (на изгибе кривых). Однако, минимальная себестоимость подложек на обоих фабриках получается значительно выше
(приблизительно в 3 раза) по сравнению с конфигурацией технологической зрелости.

Фабрики как AMS, так и MMS работающие в пилотной стадии являются во много раз сложной моделью, чем фабрики с коротким сроком производства или в конфигурации технологической зрелости. Объясняется это тем, что затраты на производственные мощности и на оборудование по контролю за браком становятся выразительной частью всех основных затрат. Причем, эти затраты изменяются в широких пределах (в два и более раз), даже для фабрик работающих в одном и том же технологическом уровне. В добавок, научно- исследовательская база может иметь разнообразное оборудование охватывающее несколько технологических поколений. По этим причинам моделирование фабрик работающих в пилотной стадии не производилось. Затраты на производственные мощности являются первоочередной важностью, что служит причиной для совместного использования производственных мест с высоко-объемными фабриками. Например, маленькая 0.25 мкм фабрика работающая в пилотной стадии может параллельно работать с большой 0.5 мкм фабрикой.

Рисунок 5 показывает различие в себестоимостях подложек для области находящейся слегка справа от рабочих точек кривых на рисунке 3.
Оборудование и другие капитальные вложения обесценивались свыше пяти лет.
Накладные расходы включают жидкие химикаты на MMS фабрике, запасные части, поддержка внешних обязательств, а также косвенные расходы на администрацию и специалистов. Но рисунок 5 не включает распределение расходов возникающие вне фабрики, такие как расходы на руководство корпорацией и усовершенствование продукта. Если бы эти величины были включены, то себестоимость подложек была бы выше. Большая часть фабричных расходов независит от использования фабрики, кроме затрат на материалы и оператора, которые частично пропорциональны использованию. Основным оправданием высокой себестоимости подложек в AMS по сравнению с MMS, рисунки 3, 4 и 5 - это увеличенные расходы на обслуживание оборудования. Так как процесс новый, то ожидается, что улучшение литографических кластеров и использование одноподложечной жидкой очистки (в противоположность сухой) уменьшит эти расходы до низкой значимости.

[pic]

Преимущества производства AMS фабрик является результат появления целого ряда доступных технологий. Например, многовариантное независимое управление многозонными лампами недавно сделало технически осуществимым быстрое выращивание и осаждение термической пленки. Стратегия изолированного контроля сделало возможным объединять такие машины друг с другом в последовательность для серийной обработки, которая не должна будет зависеть от интерактивных измерений для того, чтобы поддерживать управление процессом. Для AMS фабрики доступны три главные технологические изменения в производстве:

1). Способность заменить фактически все установки групповой обработки на установки индивидуальной обработки подложек, причем затрачивая на это минимум средств;

2). Возможность сгруппировать эти устройства не подвергаясь значительным потерям в управлении процессом;

3). Снижение времени наладки, особенно в степперах.
Заменяя оборудования групповой обработки пластин, особенно печей и линий влажной обработки, уменьшается минимальное время всего процесса обработки.
Сгруппированное оборудование позволяет дальнейшее уменьшение времени, предлагая конвейерную загрузку партий (коротко-срочный режим) или параллельную обработку партий (режим технологической зрелости). Удаляя часть оборудования и уменьшая время наладки создаем экономически выгодные маленькие размеры партий, которые могут быть использованы для дальнейшего уменьшения сроков производства.

Адаптивная Производственная Система представляет собой новый подход к альтернативной системе полупроводникового производства, как с точки зрения физического оборудования, так и эксплуатации, что послужило причиной возрастающей важности к основным затратам и срокам производства в добавлении к традиционной себестоимости подложек.