EAP:设备自动化(Equipment Automation Programming)
EAP实现了对生产线上机台的实时监控,是工厂自动化不可缺少的控制系统。EAP系统与FAB中的机台紧密相关,系统的设计与开发必须与生产线的机台实际生产流程相一致,才能达到控制机台生产的目的。
EAP是MES与设备的桥梁,EAP通过SECS国际标准协议与机台进行数据传输。SECS是半导体设备(半导体行业称设备为机台)必须遵循的一种国际通信协议。EAP就是通过SECS与设备通信、传输数据、发送指令控制设备按照预先定义的流程进行生产加工,达到对设备远程控制和状态监控,实现设备运行的自动化。
EAP是CIMS系统最低层的子系统,也是FAB中最为关键的系统之一。所有的生产过程,生产数据和机台状态数据都是通过EAP系统收集,然后传送给MES、AS等服务器对应的数据库,MES通过这些数据对产品和设备事件进行跟踪和监控。如果没有EAP系统FAB中的CIMS就没有实际的意义,生产的自动化也就无从谈起。EAP系统的开发基于SECS国际标准协议。
EAP在CIMS系统中的应用
1. EAP是CIMS中其他系统所需数据的数据源。EAP为MES、AS、ERP等子系统提供各自所需的数据和信息,如产品参数、品质参数、生产线状况、材料状态以及机台状况等信息。而这些数据是上层制造管理系统或者资源规划、决策系统所必须的。
2. EAP系统直接控制机台,使得CIMS系统的优势得到了充分的发挥。在半导体行业,为了确保产品合格率,厂家在生产自动化系统投入了大量的财力物力,生产的自动化达到了相当的程度。使得CIM的理念在半导体行业显现的更加有效和实用。
3. EAP系统的实现不断推动CIM理论的发展和完善,促进了制造业生产技术不断提高,从硬件的设备系统到软件的管理系统都在不断的飞速发展,在汽车、半导体等流程工业领域全自动生产成为一种必然的趋势。
MES:制造执行系统(Manufacturing Execution System)
制造执行系统是半导体生产线的核心,它的主要功能是过帐,工厂中所有与生产相关的元素都要在制造执行系统上过帐。例如各种设备、生产机台、操作工、量测机台,甚至每一片正在加工或等待加工的晶圆,都以 ID 的形式记录在制造执行系统实时数据库中。每一种元素的状态发生变化时,都必须告知制造执行系统以便及时更新数据库。所以,制造执行系统能够实时地监控整个生产线状况。
EAP是MES收集实时数据的来源。EAP在控制机台生产过程中,要实时地将机台的状态数据、产品参数等报告给MES。下面的例子说明EAP是如何与MES协同工作的。
当一批晶圆Wafer在某个机台加工之前,必须首先在MES系统上过帐,即这批Wafer的状态由“激活”(Active)变为“派工”(Dispatch)状态。然后这批Wafer才可以从仓库(Stocker)拿出放在机台的前台(Port)上,设备自动化系统会收到来自机台已上货(MaterialReceived)事件,而后EAP将会下达机台相应的指令,命令机台进行加工。当机台开始加工时,EAP必须报告MES晶圆已经开始加工的信息,MES将把这批晶圆的状态由“派工”改为“正在加工”(Processing)。同样当机台生产加工结束时,EAP向MES告知加工已结束的信息,MES将这批货的状态由“正在加工”改为“加工完成”(Batch Finish),而后进入下一个加工步骤的“激活”状态。下图演示了晶圆加工期间的状态及其之间的关系。
EAP除了与MES关联外,还与其它很多系统关联,如缺陷检测与分类系统(FDC)、企业资源计划系统(ERP)等提供各自所需要的数据和信息,如产品参数、品质参数、生产线状况、材料状态以及机台状况等信息。
EAP系统总体架构
EAP与生产线中其它系统之间的通讯采用 Tibco RV 协议,Tibco RV 是一种广播式通信格式。而EAP与机台之间通过 SECS/GEM 通信,从而实现对机台的控制。
设备自动化系统分为有限自动机(FSM)、FA 处理(FAHandler) 、 数 据 存 储 (DataStore) 、 搬 运 设 备 处 理 (CarrierHandler) 、 作 业 处 理(JobHandler)、衬底处理(SubstrateHandler)、日志(Logging)、数据库配置(Config DB)、报告(Reports)、警报处理(AlarmHandler)、初始化(Initialization)、数据收集(EDC/FDC)以及配置界面(ConfigGUI)共计 13 个模块,除 FSM 模块外,每一个模块都是一个独立的服务(Service),各模块之间都实现了很好的松散耦合。这些模块由 FSM 模块来统一调度和协调管理,从而完成特定流程的工作。而且每个模块任务明确,易于实现。面向设备和其它关联系统都有着良好的接口。
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