应用于半导体领域的新施诺AMHS系统之——调度策略

以晶圆制造为代表的半导体行业存在生产投入成本高的特点,半导体生产厂家对设备利用率提出了较高的要求。半导体制造是当今世界最复杂的生产过程之一,一个典型的生产过程需要数以百次计的重复流程。晶圆制造工艺复杂、生产规模大、生产环境要求高,从而自动物料搬送系统AMHS成为首选,主要包括OHT、STK、OHB、AGV、Conveyor等。其中,晶圆制造AMHS 系统的主流运输设备是 OHT。

新施诺集团AMHS自动物料搬送系统通过优化生产周期内物料分发,使设备使用率的提升,缩短半导体制造周期时间。晶圆制造厂通过AMHS自动物料搬送系统,优化的工艺设备布局,Buffer、Stocker等合理配置,以较低的成本实现最优运行效率。
晶圆制造AMHS指标
机台布局
随着晶圆工艺规模扩大与复杂度增加,一个 Interbay 连接多个 Intrabay 的整体混合式布局成为主流。
车辆规模
通常有分析和仿真两种方法得到车辆规模。仿真方法通过对轨道布局、车辆数目、调度策略、路由规划等进行仿真,经多次试验,以评估出最优 AMHS 车辆规模。优点是在生产前能够对真实生产环境进行仿真,发现瓶颈,预判布局及配置合理性。
性能指标
考虑吞吐量和平均周转时间来评估 AMHS能力,发现系统性能瓶颈。基于 stocker 的两个Intrabay的布局,类似分布式存储方式能够提升制造性能。
晶圆制造AMHS 调度策略
晶圆制造调度流程
一个晶圆制造车辆调度的典型场景如下:当一个晶圆盒在某生产机台完成当前工序,其将发出运输请求,如果当前有多个可用的空闲车辆,将根据 AMHS系统的调度策略,从若干候选车辆中选择一个车辆完成运输请求。调度策略目标是实现最优调度效果,即在确保目标约束条件下,如最短时间、截至时间、最短行驶距离、总体吞吐量等,从所有待运输请求列表中选择一个运输请求,并将其分配至可用车辆。调度策略涉及到整个AMHS系统性能,同时对整个晶圆制造厂的生产效率产生重要影响。
智能调度策略
深度强化学习方法成为智能调度的热门方法。基于深度强化学习的调度策略,通过集成六种传统的调度策略:先到先服务,最短行驶距离优先、最近作业优先、最早截至时间、最长等待时间和最近车辆优先,实现根据不同场景选择不同算法的目标。

新施诺集团的AMHS系统的整体性能依赖于多个方面。从提升效率的角度出发,一方面通过优化调度算法,提升AMHS系统性能;另一方面,通过丰富合理的设备组合配置提升整体系统性能。在未完成相关工厂布局的情况下,通过分析与仿真的方法相结合,实现最优工厂轨道布局设计。在任务分配方面,考虑调度实时性、车辆利用率的同时,研究空闲车辆的使用率,保证整体效率的提升;通过分析不同优先级的任务,确保高优先级任务得到满足。在大规模地图堵塞感知方面,使用局部路径权重更新算法以代替全部路径更新,实现更高效的路径选择,降低计算复杂度,保证实时性。在路径规划方面,在传统集中式调度方案的基础上,研究融合局部与全局地图的分布式最优路径调度算法。
新施诺集团AMHS系统拥有更加精准的全厂自动化物流整体解决方案,确保持续提高客户的运营效率。
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