产品介绍

一、集成电路制造行业的特点与难点

集成电路（IC，Integrated Circuit）制造是全球最复杂、最精密的工业生产过程之一，主要包括 晶圆制造、晶圆测试、封装、封测 等环节。IC 制造具有如下显著特点与难点：

1. 工艺极其复杂、流程超长
• 先进制程晶圆需要经过 1000 道以上工序，工艺跨度长达 1-3 个月。
• 包含光刻、刻蚀、沉积、离子注入、CMP（化学机械抛光）、清洗、测试等关键工序。
• 工序间高度依赖，任何环节出错都会导致整批报废，损失极大。
2. 设备高度自动化，成本昂贵
• 一台 EUV 光刻机造价超过 1.5 亿美元，其他关键设备也动辄百万美元。
• 设备集成度高，维护成本大，设备利用率直接影响产能与良率。
3. 良率要求严苛
• 晶圆厂的竞争力核心在于良率（yield），通常以 良品率提升 0.1% 就意味着巨额收益。
• 良率提升依赖全流程质量监控与数据追溯。
4. 批次管理复杂
• 晶圆以 Lot（批次） 管理，一个 Lot 包含 25 片或 50 片晶圆。
• 在不同工序可能分批、合批，工单流转复杂。
5. 生产周期长，订单交付压力大
• 先进制程交付周期往往长达 12 周以上。
• 客户交期要求严格，任何延误都会造成巨额损失与客户流失。
6. 数据量巨大，信息孤岛问题突出
• 每片晶圆会产生数百万条数据（工艺参数、检测数据、设备日志）。
• ERP、PLM、QMS、LIMS、设备控制系统之间数据孤立，信息传递滞后。
7. 安全与合规要求高
• 芯片作为战略性产业，必须满足 知识产权保护、数据安全、ESD 管控 等严格要求。
• 同时需要符合 ISO9001、IATF16949（汽车电子）、ISO26262（功能安全）等认证标准。

因此，IC 制造工厂需要一套高度专业化的 MES 系统，实现对 人、机、料、法、环 的全面数字化管控。

 

二、集成电路制造工厂 MES 系统的需求

结合行业痛点，IC 制造工厂对 MES 系统的需求主要体现在以下方面：

1. 生产计划与调度需求
• 长周期生产下，订单计划需要精细分解到 Lot 与工序。
• 需动态调度，解决设备瓶颈与工序等待，确保交付。
2. 工艺流程与配方管理需求
• 晶圆厂的工艺路线极其复杂，需严格执行工艺顺序。
• 工艺配方参数（Recipe）必须与工单精确绑定。
3. Lot/晶圆追踪需求
• 实现对 Lot、Wafer（晶圆片）的全生命周期追踪。
• 支持分批、合批、跳站、返工等复杂流转管理。
4. 质量与良率管理需求
• 在线采集测试与检测数据（如 CDSEM 测量、探针测试）。
• 自动统计良率、缺陷分布，支持 SPC 分析与良率提升。
5. 设备管理需求
• 监控设备状态、OEE（综合效率）、MTBF、MTTR。
• 实现与 EAP（设备自动化程序）和 APC（先进过程控制）的集成。
6. 物料与耗材管理需求
• 精确管理硅片、化学品、气体、光刻胶等关键物料。
• 保证材料批次、防呆，避免交叉污染与过期使用。
7. 人员与权限管理需求
• 严格管控人员资质，确保只有合格操作员可执行工序。
• 满足 EHS（环境、健康、安全）与合规要求。
8. 数据集成与可视化需求
• 与 ERP、PLM、WMS、QMS、EAP 系统互联。
• 提供实时生产看板、BI 分析大屏，支撑决策。

 

三、华牧MES 系统如何解决 IC 制造难题

1. 生产计划与排程优化
• MES 从 ERP 接收订单，分解为 Lot 工单。
• 结合 APS 功能，基于设备产能、工序优先级、物料可用性进行智能调度。
• 实时监控瓶颈工序，动态调整排产。
2. 工艺数字化与防呆执行
• 工艺流程（Route）与配方（Recipe）由 MES 管理。
• 工单执行时自动调用设备配方，避免人工输入错误。
• 工艺变更可实时更新并下发，确保一致性。
3. Lot/晶圆精细化追踪
• MES 建立 Lot-Wafer 的电子履历，每片晶圆拥有唯一 ID。
• 系统自动记录其工序流转、参数、检测结果。
• 支持复杂操作（Split/Merge/Skip/Rework）。
4. 质量与良率管控
• MES 与检测设备对接，自动采集 SPC 数据。
• 提供良率分析工具，支持 FDC（故障检测与分类）。
• 出现异常时自动阻断流转，触发 CAPA 流程。
5. 设备联网与智能维护
• MES 与 EAP 系统集成，实现设备自动化控制。
• 采集设备稼动率、停机时间，计算 OEE。
• 与 CMMS 系统结合，支持预防性维护与预测性维护。
6. 物料与耗材智能管控
• 化学品、气体、光刻胶均赋予批次条码，使用前需校验。
• MES 自动追踪物料用量与存储周期，避免过期使用。
• 结合 WMS 系统，确保物料供应链透明化。
7. 人员资质与合规管控
• MES 校验操作员资质，未通过认证者不能操作特定工序。
• 自动记录操作员与工序绑定，确保责任可追溯。
8. 数据驱动与智能分析
• MES 数据与 BI 平台结合，提供多维度分析：良率、产能、交付率。
• 支持数字孪生仿真，优化工艺与排程策略。

 

四、华牧MES 系统的主要功能模块

1. 生产计划与调度管理
• Lot 工单生成与分解
• APS 排程与瓶颈优化
• 生产进度看板与预警
2. 工艺与配方管理
• 工艺路线管理
• Recipe 参数下发与校验
• 工艺变更与版本控制
3. Lot/晶圆追踪管理
• Lot/晶圆唯一编码
• Split/Merge/Skip/Rework 管理
• 完整电子履历追溯
4. 质量与良率管理
• SPC 数据采集与分析
• 良率分析与缺陷分布
• 质量异常与 CAPA 管理
5. 设备与资源管理
• 设备联网与状态监控
• OEE 计算与停机分析
• 工装治具寿命管理
6. 物料与耗材管理
• 物料批次与条码管理
• 防错与交叉污染管控
• 化学品与气体使用追踪
7. 人员与权限管理
• 人员资质认证管理
• 工序操作权限校验
• 人员工时与效率统计
8. 可视化与数据分析
• 生产数据看板
• KPI 与 BI 分析
• 数字孪生与大数据应用

 

五、应用价值

1. 良率提升
• 全流程监控，降低缺陷流出。
• 良率提升 1% 即可带来数千万收益。
2. 交付保障
• 动态排程，减少等待与瓶颈。
• 缩短交付周期，准交率提升 10-20%。
3. 效率提升
• OEE 提升 10%，设备稼动率提高。
• 人员效率提高，减少人工操作错误。
4. 追溯与合规
• 满足 ISO/IATF 等认证与客户审计要求。
• 支持汽车电子、医疗芯片等行业标准。
5. 成本优化
• 化学品、硅片利用率提高。
• 库存周转加快，资金占用减少。

 

六、总结

集成电路制造作为“工业皇冠上的明珠”，具有 工艺超长、设备昂贵、质量要求极高 的特点。MES 系统是其实现数字化制造的核心基础，通过对 生产排程、工艺配方、Lot/晶圆追踪、质量良率、设备物料人员 的全面管控，帮助工厂实现：

• 生产过程透明化：随时掌控 Lot 流转与设备状态。
• 质量与良率提升：全程追溯，良率持续优化。
• 交付与效率提升：排程优化，瓶颈缓解。
• 智能制造支撑：为 AI 良率预测、数字孪生工厂打下基础。