Najlepsze oprogramowanie OEE do back-endowego montażu i testów półprzewodników

Montaż i testy końcowe półprzewodników (zwane także OSAT, Outsourced Semiconductor Assembly and Test) obejmują osadzanie krzemowych czipów (die attach), łączenie drutowe (wire bonding), zalewanie/opakowanie (encapsulation), montaż kulek lutowniczych oraz końcowe testy elektryczne, które przekształcają pojedyncze, rozdzielone układy w gotowe obudowy.

Ten segment produkcji półprzewodników jest bardzo kapitałochłonny, każda maszyna do bonding’u, system do die attach czy manipulator testowy to inwestycja rzędu 500 tys. USD do kilku milionów dolarów, co sprawia, że wykorzystanie sprzętu jest krytycznym wskaźnikiem finansowym obok przepustowości produkcji.

Monitorowanie OEE w montażu półprzewodników stoi przed wyzwaniem integracji z protokołami SECS/GEM (SEMI Equipment Communications Standard / Generic Equipment Model), standardowym w branży interfejsem, którego sprzęt półprzewodnikowy używa do komunikowania danych produkcyjnych.

Platformy OEE z natywną łącznością SECS/GEM mogą zbierać stany urządzeń, dane śledzenia partii oraz liczniki produkcji bezpośrednio z maszyn do bondingu, sprzętu do die attach i manipulatorów testowych bez potrzeby tworzenia niestandardowej integracji, co znacząco skraca czas wdrożenia OEE w środowiskach półprzewodnikowych.

Zarządzanie wydajnością (yield management), śledzenie stosunku dobrych układów lub obudów do całkowitego wejścia, jest wymiarem jakościowym najważniejszym dla ekonomiki montażu półprzewodników. Utrata układów przy osadzaniu, awarie połączeń drutowych, puste przestrzenie (voids) w zalewaniu oraz niepowodzenia w testach końcowych to różne kategorie strat jakościowych, które oprogramowanie OEE powinno rejestrować na poziomie urządzenia i partii.

Powiązanie danych jakościowych OEE z systemami zarządzania wydajnością (które śledzą genealogię partii i analizę trybów awarii) to integracja przynosząca największą wartość operacyjną w operacjach końcowych (back-end) półprzewodników.

Wykorzystanie wyposażenia w montażu półprzewodników jest zwykle wyrażane jako wykorzystanie narzędzi, procent dostępnego czasu, w którym maszyna do wiązania drutów lub handler testowy produktywnie przetwarza partie, zamiast być bezczynna, w konserwacji lub oczekiwać na materiał.

Analiza dostępności OEE dla urządzeń półprzewodnikowych rozróżnia zaplanowane PM (planowy przestój na konserwację zapobiegawczą), przestoje inicjowane przez urządzenie (alarmy, awarie czujników, wymiana materiałów eksploatacyjnych) oraz przestoje inicjowane przez proces (oczekiwanie na partie, oczekiwanie na zakończenie poprzedniego procesu, wstrzymania inżynieryjne).

Wskaźnik przepustowości w łączeniu drutowym, liczba jednostek połączonych na godzinę, jest miarą wydajności najbardziej bezpośrednio powiązaną z wolumenem produkcji w operacjach montażowych.

Straty prędkości występują, gdy urządzenie pracuje poniżej nominalnej wartości UPH (jednostek na godzinę) z powodu dostosowań parametrów wiązania dla trudnych warunków układu scalonego lub podłoża, zużycia urządzenia wpływającego na czas cyklu wiązania albo problemów z kalibracją systemu wizyjnego, które spowalniają automatyczne pozycjonowanie.

Śledzenie wydajności OEE, które rejestruje UPH według urządzenia i typu produktu, umożliwia zespołom inżynierskim zidentyfikowanie kombinacji produktu i urządzenia o niskiej wydajności oraz zbadanie, czy przyczyną jest stan urządzenia, optymalizacja parametrów procesu czy ograniczenia konstrukcyjne produktu. Dostępność handlera testowego i efektywność czasu testu są krytycznymi wskaźnikami OEE dla operacji testów końcowych.

Czas testu na urządzenie jest specyficzny dla produktu, a straty wydajności występują, gdy rzeczywiste czasy testów przekraczają zaprogramowany czas testu (co wskazuje na problemy z handlerem lub kontaktem) lub gdy przestoje handlera zmniejszają udział czasu, w którym sprzęt testowy wykonuje testy, w stosunku do czasu bezczynności.

Analiza OEE operacji testowych pomaga inżynierii testów zidentyfikować możliwości skrócenia czasu testu (zmniejszając koszt na urządzenie) przy jednoczesnym utrzymaniu zakresu testów i plonu.

Najważniejszym wymaganiem funkcjonalnym dla oprogramowania OEE w montażu back-end półprzewodników jest zgodność z SECS/GEM, zdolność do łączenia się ze sprzętem półprzewodnikowym przy użyciu standardowych protokołów GEM (SEMI E30) lub GEM 300 (SEMI E116) w celu zbierania stanów urządzeń, danych o partiach i zdarzeń produkcyjnych bez konieczności tworzenia niestandardowego oprogramowania dla urządzeń.

Łączność SECS/GEM eliminuje ciężar ręcznego zbierania danych, który stanowi główną barierę we wdrażaniu OEE w środowiskach półprzewodnikowych, gdzie urządzenia są zbyt zaawansowane, a wolumeny produkcji zbyt duże, by ręczne wprowadzanie danych przez operatorów było praktyczne.

Śledzenie OEE na poziomie partii, obliczanie OEE dla każdej partii produkcyjnej zamiast tylko dla zmiany, to cenna funkcja w montażu półprzewodników, ponieważ wydajność i osiągi urządzeń różnią się w zależności od produktu, typu układu (die) i specyfikacji klienta.

Dane OEE na poziomie partii pozwalają zespołom inżynierskim zidentyfikować, które produkty mają systematycznie niższy plon lub przepustowość, wspierając decyzje cenowe oraz priorytetyzację usprawnień procesów w sposób, którego dane agregowane na poziomie zmiany nie umożliwiają.

Zgodność z SEMI E10 w klasyfikacji stanów urządzeń, używanie ustandaryzowanego modelu stanów (Productive, Standby, Engineering, Scheduled Downtime, Unscheduled Downtime, Non-Scheduled Time), jest najlepszą praktyką dla OEE w montażu półprzewodników, ponieważ umożliwia sensowne benchmarkowanie między urządzeniami i zakładami.

Oprogramowanie OEE, które natywnie wspiera klasyfikację stanów SEMI E10, pozwala producentom półprzewodników porównywać wykorzystanie ich narzędzi ze standardami branżowymi i ułatwia wymianę danych z klientami, którzy wymagają raportowania OEE zgodnego ze standardami SEMI w ramach zarządzania wydajnością łańcucha dostaw.