Най-добрият OEE софтуер за крайно сглобяване и тестване на полупроводници

Финалното сглобяване и тестване на полупроводници (наричано още OSAT, Outsourced Semiconductor Assembly and Test) обхваща монтаж на кристали (die attach), свързване с проводници (wire bonding), капсулиране (encapsulation), прикачване на спойни сфери и финални електрически тестове, които превръщат отделените кристали в готови опаковки.

Този сегмент от производството на полупроводници е силно капиталоемък, всяка машина за бондиране, система за монтаж на кристали или тестови хендлър представлява капиталова инвестиция от около $500 хил. до няколко милиона долара, което прави използването на оборудването критичен финансов показател наред с производствената пропускателна способност.

Мониторингът на OEE в сглобяването на полупроводници се сблъсква с предизвикателството за интеграция със протоколите SECS/GEM (SEMI Equipment Communications Standard / Generic Equipment Model), индустриалния стандартен интерфейс, който оборудването за полупроводници използва за предаване на производствени данни.

Платформи за OEE с вградена SECS/GEM свързаност могат да събират състояния на оборудването, данни за проследяване на партиди и производствени броя директно от машини за бондиране, оборудване за монтаж на кристали и тестови хендлъри без нужда от персонализирана интеграция, което драматично скъсява времето за внедряване на OEE в полупроводникови среди.

Управлението на добива (yield management), проследяването на съотношението на годни кристали или опаковки спрямо общия вход, е измерението за качество, което е най-критично за икономиката на сглобяването на полупроводници.

Загуби на кристали при монтаж, повреди при проводниковите връзки, кухини при капсулирането и неуспехи при финалните тестове представляват различни категории загуби на качество, които OEE софтуерът трябва да улавя на ниво оборудване и ниво партида.

Връзката между качествените данни от OEE и системите за управление на добива (които проследяват генеалогията на партидите и анализа на режимите на отказ) е интеграцията, която създава най-голяма оперативна стойност в задните операции на полупроводниковото производство.

Използваемостта на оборудването при сглобяването на полупроводници обикновено се изразява като използване на инструмент, процентът от наличното време, през който машина за бондване или тестов хендлър продуктивно обработва лотове, в сравнение с времето, в което е в покой, в поддръжка или чака материали.

Анализът на достъпността (Availability) в OEE за полупроводниково оборудване прави разлика между планирана профилактична поддръжка (scheduled PM, планиран престой за превантивна поддръжка), престой, иницииран от оборудването (аларми, повреди на сензори, смяна на консумативи) и престой, иницииран от процеса (чакане на лотове, чакане предходният процес да завърши, инженерни задържания).

Пропускателната способност при проводниково бондване, бройки бонднати на час, е метриката за Performance, най-пряко свързана с обема на продукцията в сглобъчните операции.

Загуби на скорост възникват, когато оборудването работи под номиналния UPH (units per hour, бройки на час) поради настройки на параметрите на бонда за справяне с трудни условия на чипа или подложката, износване на оборудването, което влияе на времето на бондовия цикъл, или проблеми с калибрацията на визионната система, които забавят автоматизираното позициониране.

Проследяването на Performance в OEE, което улавя UPH по оборудване и вид продукт, позволява на инженерните екипи да определят кои комбинации продукт, оборудване работят под очакванията и да проучат дали причината е състоянието на оборудването, оптимизацията на параметрите на процеса или ограничения в дизайна на продукта.

Достъпността на тестовия хендлър и ефективността на времето за тест са критични OEE метрики за операциите на финален тест.

Времето за тест на устройство е специфично за продукта, а загуби в производителността възникват, когато действителните времена за тест надвишават програмираното време за тест (което индикира проблеми с хендлъра или контактите) или когато престоят на хендлъра намалява дела от времето, в което тестовото оборудване изпълнява тестове спрямо времето в покой.

OEE анализът на тестовите операции помага на тестовите инженери да идентифицират възможности за намаляване на времето за тест (намалявайки себестойността на устройство), като същевременно запазват обхвата на теста и добива.

Най-важното изискване за възможности на OEE софтуер в задния (back-end) етап на сглобяване на полупроводници е съвместимостта със SECS/GEM, възможността за свързване към полупроводниково оборудване чрез стандартните протоколи GEM (SEMI E30) или GEM 300 (SEMI E116) за събиране на състояния на оборудването, данни за партиди и производствени събития без персонализирано програмиране на оборудването.

Свързаността чрез SECS/GEM премахва тежестта на ръчното събиране на данни, която е основната пречка за внедряване на OEE в полупроводникови среди, където оборудването е твърде сложно, а обемите на производство твърде големи, за да бъде практично въвеждането на данни от операторите.

Проследяването на OEE на ниво партида, изчисляване на OEE за всяка производствена партида, а не само за смяна, е ценна възможност за сглобяването на полупроводници, защото добивът и представянето на оборудването варират в зависимост от продукта, типа чип (die) и спецификацията на клиента.

Данните за OEE на ниво партида позволяват на инженерните екипи да идентифицират кои продукти имат системно по-нисък добив или пропускателна способност, подпомагайки решенията за ценообразуване и приоритизирането на подобрения в процесите, което данните, агрегирани по смени, не могат да осигурят.

Съвместимостта със SEMI E10 за класификация на състоянията на оборудването, използване на стандартизирания модел на състоянията (Productive, Продуктивно, Standby, В режим на готовност, Engineering, Инженерно, Scheduled Downtime, Планиран престой, Unscheduled Downtime, Непланиран престой, Non-Scheduled Time, Ненасрочено време), е добра практика за OEE при сглобяването на полупроводници, която позволява значимо сравнителнo оценяване (benchmarking) между оборудване и съоръжения.

OEE софтуерът, който поддържа класификацията на състоянията по SEMI E10 нативно, позволява на производителите на полупроводници да сравняват използването на оборудването със стандартите в бранша и улеснява обмена на данни с клиенти, които изискват OEE отчитане по SEMI стандарти като част от управлението на представянето във веригата на доставки.