基于EOPN的半导体晶圆制造系统实时调度仿真平台

第３０卷　第４期运　筹　与　管　理Ｖｏｌ．３０，Ｎｏ．４２０２１年４月ＯＰＥＲＡＴＩＯＮＳＲＥＳＥＡＲＣＨＡＮＤＭＡＮＡＧＥＭＥＮＴＳＣＩＥＮＣＥＡｐｒ．２０２１收稿日期：２０１９ ０４ １７基金项目：国家自然科学基金资助项目（７１８４０００３）；上海理工大学科技发展资助项目（２０１８ＫＪＦＺ０４３）作者简介：董君（１９８５ ），女，河南焦作人，博士研究生，研究方向：智能算法，生产调度等；叶春明（１９６４ ），男，安徽宣城人，教授，博士生导师，研究方向：工业工程、生产调度等。

具有学习效应的半导体晶圆制造绿色车间调度问题研究董君１，２，　叶春明１（１．上海理工大学管理学院，上海２０００９３；２．河南工学院，河南新乡４５３０００）摘　要：针对最小化最大完工时间、总碳排放以及总拖期时间的具有学习效应的半导体晶圆制造绿色车间调度问题，构建了双影响因素的新型学习效应模型，提出了改进的多元宇宙优化算法，并对其收敛性进行证明。

通过对初始种群进行反向学习、宇宙个体进行莱维飞行扰动和对外部档案中的个体进行邻域搜索变异更新，产生新的父代个体，扩大了种群的多样性，避免算法陷入局部最优。

通过对小规模和大规模测试算例的仿真实验，以及利用改进算法求解具有异质性机器的学习型半导体晶圆制造绿色车间调度问题，验证了本文所提出的算法对于求解具有学习效应的半导体晶圆制造绿色车间调度问题的有效性和可行性。

关键词：学习效应；异质性机器；半导体晶圆制造；绿色调度中图分类号：ＴＰ１８　文章标识码：Ａ　文章编号：１００７ ３２２１（２０２１）０４ ０２１７ ０７　ｄｏｉ：１０．１２００５／ｏｒｍｓ．２０２１．０１３４ＲｅｓｅａｒｃｈｏｎＧｒｅｅｎＪｏｂＳｈｏｐＳｃｈｅｄｕｌｉｎｇＰｒｏｂｌｅｍｏｆＳｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒＷａｆｅｒｓＭａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇｗｉｔｈＬｅａｒｎｉｎｇＥｆｆｅｃｔＤＯＮＧＪｕｎ１，２，ＹＥＣｈｕｎ ｍｉｎｇ１（１．ＢｕｓｉｎｅｓｓＳｃｈｏｏｌ，ＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＳｈａｎｇｈａｉｆｏｒＳｃｉｅｎｃｅ＆Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｓｈａｎｇｈａｉ２０００９３，Ｃｈｉｎａ；２．ＨｅｎａｎＩｎｓｔｉｔｕｔｅｏｆＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｘｉｎｘｉａｎｇ４５３０００，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｉｎｏｒｄｅｒｔｏｍｉｎｉｍｉｚｅｍａｋｅｓｐａｎ，ｔｏｔａｌｃａｒｂｏｎｅｍｉｓｓｉｏｎｓａｎｄｔｏｔａｌｔａｒｄｉｎｅｓｓ，ｗｅｃｏｎｓｔｒｕｃｔａｎｅｗｌｅａｒｎｉｎｇｅｆｆｅｃｔｍｏｄｅｌｗｉｔｈｄｏｕｂｌｅｉｎｆｌｕｅｎｃｉｎｇｆａｃｔｏｒｓｆｉｒｓｔｌｙ．ＴｈｕｓａｎｉｍｐｒｏｖｅｄＭｕｌｔｉ ＶｅｒｓｅＯｐｔｉｍｉｚｅｒａｌｇｏｒｉｔｈｍｉｓｐｒｏｐｏｓｅｄａｎｄｉｔｓｃｏｎｖｅｒｇｅｎｃｅｉｓａｌｓｏｐｒｏｖｅｄ．Ｂｙｐｅｒｆｏｒｍｉｎｇｒｅｖｅｒｓｅｌｅａｒｎｉｎｇｏｎｔｈｅｉｎｉｔｉａｌｐｏｐｕｌａｔｉｏｎ，ｐｅｒｔｕｒｂｉｎｇｔｈｅｉｎｄｉｖｉｄｕａｌｓｉｎｔｈｅｕｎｉｖｅｒｓｅｐｏｐｕｌａｔｉｏｎｂｙＬｅｖｙｆｌｉｇｈｔ，ａｎｄｍｕｔａｔｉｎｇａｎｄｕｐｄａｔｉｎｇｔｈｅｉｎｄｉｖｉｄｕａｌｓｉｎｔｈｅｅｘｔｅｒｎａｌａｒｃｈｉｖｅｂｙｎｅｉｇｈｂｏｒｈｏｏｄｓｅａｒｃｈ，ｎｅｗｐａｒｅｎｔｉｎｄｉｖｉｄｕａｌｓａｒｅｇｅｎｅｒａｔｅｄ，ｗｈｉｃｈｅｘｐａｎｄｔｈｅｄｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆｔｈｅｐｏｐｕｌａｔｉｏｎａｎｄａｖｏｉｄｔｈｅａｌｇｏｒｉｔｈｍｆａｌｌｉｎｇｉｎｔｏｌｏｃａｌｏｐｔｉｍｕｍ．Ｔｈｒｏｕｇｈｔｈｅｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔｓｏｆｓｍａｌｌ ｓｃａｌｅａｎｄｌａｒｇｅ ｓｃａｌｅｔｅｓｔｃａｓｅｓ，ａｎｄｔｈｅｕｓｅｏｆｉｍｐｒｏｖｅｄａｌｇｏｒｉｔｈｍｔｏｓｏｌｖｅｔｈｅｇｒｅｅｎｓｈｏｐｓｃｈｅｄｕｌｉｎｇｐｒｏｂｌｅｍｏｆｌｅａｒｎｉｎｇｓｅｍｉｃｏｎ ｄｕｃｔｏｒｗａｆｅｒｓｆａｂｒｉｃａｔｉｏｎｗｉｔｈｈｅｔｅｒｏｇｅｎｅｏｕｓｍａｃｈｉｎｅｓ，ｉｔｉｓｖｅｒｉｆｉｅｄｔｈａｔｔｈｅｐｒｏｐｏｓｅｄａｌｇｏｒｉｔｈｍｆｏｒｓｏｌｖｉｎｇｔｈｅｇｒｅｅｎｓｈｏｐｓｃｈｅｄｕｌｉｎｇｐｒｏｂｌｅｍｏｆｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒｗａｆｅｒｓｆａｂｒｉｃａｔｉｏｎｗｉｔｈｌｅａｒｎｉｎｇｅｆｆｅｃｔｉｓｖａｌｉｄａｎｄｆｅａｓｉｂｌｅ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｌｅａｒｎｉｎｇｅｆｆｅｃｔ；ｈｅｔｅｒｏｇｅｎｅｏｕｓｍａｃｈｉｎｅｓ；ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒｗａｆｅｒｓｍａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇ；ｇｒｅｅｎｓｃｈｅｄｕｌｉｎｇ０　引言半导体制造系统被誉为当今最复杂的制造系统［１］，在其整个制造过程中以晶圆片的加工过程最为复杂，资金最为密集。

上海交通大学硕士学位论文半导体生产车间的调度与仿真姓名：何晓昳申请学位级别：硕士专业：控制理论与控制工程指导教师：吴智铭20080201半导体生产车间的调度与仿真摘要半导体是信息产业的物质基础。

科学家在不断创新半导体晶圆制造技术和工艺的同时，也渴望这些新技术可以更快更多地转化为产品，造福人类的生产和生活。

这就要求半导体晶圆的制造商们能够高效率地利用有限的设备进行生产。

本文以半导体晶圆生产线为研究对象，重点研究半导体制造和其中的光刻过程。

光刻机是半导体生产中最昂贵的设备，调度不当会引起死锁，不但降低了生产效率，晶圆还会因为长时间曝露在空气中而损坏。

本文使用有色Petri网对光刻机进行建模，用CPN tools软件对模型进行仿真，得到调度方案和生产时间。

我们采用通过控制环中芯片数量来预防死锁的策略，事实证明可以完全预防死锁。

在对整条制造线的仿真中，我们使用了面向对象的建模方法。

不同于传统的基于排队论的模型，我们的模型可以详细得到每个时刻的整个车间的所有状态，包括每一台机床和每一个工件。

同样，我们对生产的控制也可以随时根据车间的状态进行调整。

因此，本文创新地对稳定期之前的过渡期进行了控制，以比平稳期稍快的速度进行投料，实验证明第I页可以提高产量而不会影响周期时间。

同时，我们还提出了比较不同调度策略好坏的一些指标和方法。

有了比较，我们就可以根据不同客户的不同需求选择最适合他们的调度方法。

在分析了一些经典的投料策略的优缺点之后，我们取长补短地开发了一种新的投料策略，仿真证明此投料策略可以得到我们期望的性能和结果。

关键字：晶圆制造，光刻，有色Petri网，CPN tools，死锁避免，面向对象建模，生产调度第II页SCHEDULING AND SIMULATION OF ASEMICONDUCTOR WAFER FABABSTRACTSemiconductor is the material basis of the information industry. Scientists are making unceasing technical innovations of wafer manufacturing, and meanwhile, they hope these new technologies can bring mankind more products to their convenience in work and life, the sooner the better. This requires manufacturers of semiconductor wafers to produce highly efficiently with limited equipment.This thesis takes the semiconductor wafer production line as the research object and focuses on the wafer fabrication and the photolithography process of it. The photolithography equipment is the most expensive equipment in wafer fabrication, in which a deadlock may occur because of a wrong schedule. Deadlocks will not only decrease the efficiency of the production line but also damage the wafer due to long exposure to the air. This thesis builds a Colored Petri Net (CPN) model for the photolithography equipment and makes simulations using “CPN tools”, which is a software for第III页CPN simulations. Simulation results tell us the schedule and the makespan. We adopt a deadlock avoidance strategy through limiting the number of wafers in a loop, which is proved to be completely successful in eliminating deadlocks.In the simulation of the whole fabrication, we adopt the object-oriented modeling method. Our model, which is different from the classic queuing-theory-based model, can get a snapshot of the status of any machine or lot at any moment, which enables us to control the system at any moment according to the status of it. This thesis innovatively introduces a faster release strategy in the initial stage of the process, which is proved to be more productive without enlarge the cycle time. Meanwhile, we put forward some new indices and methods to prepare different scheduling strategies and the results will work as a guide for us to choose a suitable scheduling strategy for the specific needs of the manufacturer. After analyzing some classic release rules, we draw their strong points and offset their weakness to develop a new release rule, which can produce the expected performance and results.KEY WORDS: wafer fabrication, photolithography, colored Petri net, CPN tools, deadlock avoidance, object-oriented modeling, manufacturing scheduling第IV页上海交通大学学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果。

专利名称：基于FPGA的MPPT控制算法暂态实时仿真方法及装置
专利类型：发明专利
发明人：王守相,何汝训,张春雨,赵倩宇,袁霜晨
申请号：CN202111360818.0
申请日：20211117
公开号：CN114336729A
公开日：
20220412
专利内容由知识产权出版社提供
摘要：本发明提供了一种基于FPGA的MPPT控制算法暂态实时仿真方法及装置，涉及电力电子仿真的技术领域，具体包括如下步骤：构建光伏阵列的仿真拓扑，光伏阵列的仿真拓扑包括电源模块，Buck电路模块以及负载；调节Buck电路模块的占空比以使Buck电路模块以及负载的等效总电阻与电源模块的光伏电池板的内阻r相匹配。

通过本发明提供的方法及装置可以缓解现有技术中基于常规CPU处理器或数字信号处理器(DSP)等串行硬件的传统实时仿真器在较小的仿真步长内较难实现详细模型的分布式发电系统暂态实时仿真的技术问题，可以凭借自适应步长实时追踪到最大功率，以达到实时仿真的效果。

申请人：天津大学,国网天津市电力公司,国家电网有限公司
地址：300072 天津市南开区卫津路92号天津大学
国籍：CN
代理机构：天津才智专利商标代理有限公司
代理人：庞学欣
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Pracle ERP在半导体企业的应用——以MEMS公司为例的开题报告一、研究背景和意义随着信息技术和智能化的迅猛发展，企业管理越来越依赖于信息化系统来支撑和优化。

而企业资源计划（ERP）系统作为企业信息化建设的核心，已成为企业管理的基础设施。

然而，对于半导体企业而言，由于晶圆制造工艺的单次加工所需资金巨大，周期长、风险高，而且生产流程繁杂，需要严格控制质量和工艺，这也使得该行业对于ERP系统的要求更高。

因此，如何有效且科学地运用ERP系统满足半导体企业的特殊管理需求，提高企业运营效率，对于该领域的研究具有重要意义。

本研究以MEMS公司为例，旨在探讨Pracle ERP在半导体企业中的应用，分析其优势和不足，并提出相应的解决方案，以期为半导体企业的ERP系统应用提供参考。

二、研究内容和目标本研究主要围绕以下几个方面展开：1. 分析半导体企业特殊的生产流程和管理需求，以及ERP系统对于其应用的挑战和机遇。

2. 介绍Pracle ERP系统的核心功能和优势，分析其在半导体企业中的应用情况。

3. 以MEMS公司为例，详细分析其使用Pracle ERP系统的情况，探讨其优缺点和应用效果。

4. 根据对MEMS公司实际应用的分析，提出改进和优化的方案，以期对半导体企业的ERP系统应用进行提升和优化。

三、研究方法本研究主要使用了文献研究、案例分析和专家访谈等方法。

其中，文献研究主要用于探究半导体企业生产流程和ERP系统应用相关理论，以及Pracle ERP系统的功能和特点；案例分析将聚焦于MEMS公司的ERP系统实际应用，通过对其业务流程和系统操作的分析，探讨Pracle ERP系统在半导体企业中的实际应用情况；专家访谈将主要针对该领域的专家和从业人员，以获取他们对于ERP系统的看法和建议。

四、结论和预期成果本研究旨在为半导体企业提供ERP系统应用的参考，探讨Pracle ERP系统在该领域中的应用效果和改进方案。

基于eM-Plant的晶圆重入加工自动组合装置仿真龚倩;白丽平;伍乃骐【摘要】原子层沉积加工是晶圆制造中典型的重入加工,在这个过程中,晶圆需要在同一个模块中被加工多次,这使得整个系统的调度变得很复杂.为此,基于eM-Plant 系统仿真软件,建立了晶圆制造单臂自动组合设备的模型,通过该模型模拟了晶圆重入加工调度过程,最终获得系统加工的节拍,为以后研究晶圆重入加工提供了一个有效方法.【期刊名称】《机电工程技术》【年(卷),期】2012(041)008【总页数】4页(P7-10)【关键词】晶圆制造;eM-Plant;仿真;自动组合设备【作者】龚倩;白丽平;伍乃骐【作者单位】广东工业大学机电工程学院,广东广州 510006;广东工业大学机电工程学院,广东广州 510006;广东工业大学机电工程学院,广东广州 510006【正文语种】中文【中图分类】TP391.90 引言目前，社会信息化和互联网正在对人类经济和社会生活产生革命性影响，而半导体制造是互联网和信息化的基础，其发展水平也是一个国家现代经济和高科技力量的重要象征。

而随着晶圆直径的增大，传统批加工技术已不能满足蚀刻、化学气相沉积和快速高温加工等工艺要求。

因此，直径在200mm以上的晶圆通常采用自动组合设备（Cluster Tool）进行加工[2-3]。

它是一种集成设备，可实现单晶圆加工，这为半导体提供了一个灵活、可重置和高效率的环境[2-3]，提高了晶圆的加工效率[4]和空间的利用率[5-6]、缩短了生产周期、降低了资金成本[6]。

本文基于eM-Plant 仿真平台，建立了单臂组合设备的仿真模型，描述与分析了晶圆重入加工过程，并可通过仿真得到系统加工节拍。

1 自动组合装置一个组合设备最多由六个加工模块（Processing Module，PM）、一个传输模块（Transport Module，TM，通常由单臂或双臂的机械手组成）、一个校准模块（Aligner，AL）、一个冷却模块（Cool，CL）和两个真空锁（Load Lock，LL）成径向分布组成。