半导体晶圆厂时变多目标生产调度优化研究

发布时间：2022-02-09 22:58

　　针对半导体晶圆制造系统（Semiconductor Wafer Fabrication System, SWFS）调度中的多目标优化和目标时变性问题,提出一种时变多目标（ Time-Variable Multiple-Objectives, TVMO）调度算法。通过引入基于模糊理论的时变模糊集合描述多目标重要程度的复杂非线性量化关系,研究SWFS的TVMO优化调度及实时派工方法。SWFS规模庞大、造价昂贵、设备繁多,具有反复重入型加工和多品种混合生产的特点,是大规模复杂重入型制造系统的典型代表。为在激烈的市场环境下求得发展,晶圆制造企业必须要同时追求多生产目标;本文则考虑业界最常使用的目标,诸如最大产品交期率、最大生产Move量和瓶颈机台最大产能利用率三种绩效目标的综合优化。然而,SWFS调度的各项目标之间互有联系和制约,且每个目标的重要程度会随着季度、月份和周等时间变量的推进而发生变化。例如,在每个月的上旬,调度策略应主要针对提高瓶颈设备的利用率来安排生产,同时兼顾获得较低的在制品水平和较短的生产周期;而在每个月份的下旬则更加注重及时交货率的满足。因此,我们将SWFS生产调度的这种多... 

【文章来源】：上海交通大学上海市211工程院校985工程院校教育部直属院校

【文章页数】：181 页

【学位级别】：博士

【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
符号说明
第一章 绪论
    1.1 课题的研究背景及意义
        1.1.1 半导体晶圆制造业面临挑战
        1.1.2 SWFS 的复杂性特点和科学问题的提出
            1.1.2.1 SWFS 的主要复杂性特点
            1.1.2.2 两个科学问题的提出
        1.1.3 课题的研究意义
    1.2 论文的主要内容及贡献
    1.3 论文的组织结构
第二章 文献综述
    2.1 引言
    2.2 半导体晶圆制造系统概况
        2.2.1 半导体芯片制造过程简介
        2.2.2 晶圆直径和芯片尺寸
        2.2.3 半导体晶圆制造的基本工艺流程
        2.2.4 SWFS 的设施规划及装备特征
    2.3 研究文献综述
        2.3.1 时变多目标生产调度研究
            2.3.1.1 研究状况简介
            2.3.1.2 时变多目标生产调度综述小结
        2.3.2 实时生产派工研究
            2.3.2.1 研究状况简介
            2.3.2.2 实时生产派工研究综述小结
        2.3.3 研究现状总结
第三章 基于模糊理论的 TVMO 生产调度算法
    3.1 引言
    3.2 多目标生产控制策略
        3.2.1 单一目标下的调度算法
        3.2.2 多目标的加权集成
    3.3 基于模糊理论的TVMO 生产调度算法
        3.3.1 “调度日期”相对于“旬时变”模糊变量的权重
        3.3.2 “旬时变”模糊变量约束下的目标权重
        3.3.3 TVMO 调度的目标权重
    3.4 本章小结
第四章 基于 TVMO 的自治与协调实时派工控制机制
    4.1 引言
    4.2 晶圆制造系统的派工策略
        4.2.1 常见的派工策略介绍
    4.3 基于TVMO 的实时派工控制方法
        4.3.1 加工阶段Move 量目标的計算
        4.3.2 TVMO 生产调度模块
        4.3.3 TVMO 实时派工模块
        4.3.4 案例研究
    4.4 基于混合型的多目标实时派工机制
        4.4.1 SWFS 的EOPNs 建模与信息监控
        4.4.2 派工系统设计
        4.4.3 实时派工机制
        4.4.4 实时派工的执行过程
        4.4.5 案例研究－动态瓶颈实时派工
    4.5 本章小结
第五章 基于TVMO 生产调度算法型的实时派工仿真系统改造
    5.1 引言
    5.2 ReS~2平台的原型系统介绍
        5.2.1 ReS~2原系统界面设计
    5.3 ReS~2 平台的系统改造:TVMO-ReS~2平台
        5.3.1 TVMO-ReS~2平台的多目标调度算法界面
        5.3.2 TVMO-ReS~2平台的时变模糊变量的输入界面
        5.3.3 TVMO-ReS~2平台的多目标损失成本界面
    5.4 案例研究
    5.5 本章小结
第六章 实验与分析
    6.1 引言
    6.2 实验一: 基于模糊理论的TVMO 生产调度算法的实验(标竿数据)
        6.2.1 实验方案
        6.2.2 实验结果与分析
    6.3 实验二: 基于TVMO 实时派工控制系统机制(标竿数据)
        6.3.1 实验方案
        6.3.2 实验结果与分析
    6.4 实验三: 基于模糊理论的TVMO 生产调度算法的实验(真实数据)
        6.4.1 实验方案
        6.4.2 实验结果与分析
    6.5 本章小结
第七章 结论与展望
    7.1 引言
    7.2 本论文的主要工作及成果
    7.3 本论文的创新点
    7.3 总结与展望
参考文献
附录——仿真实验数据统计
作者攻读博士学位期间发表的学术论文
致谢


【参考文献】：
期刊论文
[1]半导体晶圆制造系统的时变多目标生产调度优化[J]. 李衍飞,江志斌.  上海交通大学学报. 2008(02)
[2]面向产业需求的21世纪微电子技术的发展（上）[J]. 王阳元,黄如,刘晓彦,张兴.  物理. 2004(06)
[3]生产调度理论和方法研究综述[J]. 徐俊刚,戴国忠,王宏安.  计算机研究与发展. 2004(02)
[4]半导体晶圆制造车间层控制的内容及方法[J]. 邵志芳,钱省三.  半导体技术. 2003(09)
[5]ISO 14644-1洁净室空气洁净度等级标准的特点[J]. 严德隆.  洁净与空调技术. 2003(02)
[6]半导体生产线控制与调度研究[J]. 王中杰,吴启迪.  计算机集成制造系统-CIMS. 2002(08)
[7]中国半导体代工业的发展[J].   电子产品世界. 2002(07)
[8]国家自然科学基金半导体学科2001年项目概况分析[J]. 何杰,王晓晖,夏传钺.  半导体学报. 2002(02)
[9]半导体制造中的车间层控制[J]. 王然,吴澄.  信息与控制. 1997(03)



本文编号：3617790