今年適逢泛林集團成立40周年，過去40年我們堅持不斷創(chuàng)新和突破,，并取得了開拓性進展,，其中包括對于設(shè)備智能的探索。展望未來,，我們認為,，對于半導體行業(yè)來說，設(shè)備智能將成為預(yù)見未來發(fā)展的指路明燈,。

制造難度和成本日益增長

在40年前,，我們很難想象半導體技術(shù)會給世界帶來如此巨大的改變。譬如1980年,，早期個人電腦配備的微處理器包含大約5萬個晶體管,，而如今的高級芯片通常包含超過300億個晶體管。

然而,，技術(shù)的飛速發(fā)展也帶來了巨大的挑戰(zhàn),。新一代器件的開發(fā)意味著更復(fù)雜的結(jié)構(gòu)、更多的工藝步驟,、新材料和設(shè)計規(guī)則,，參數(shù)之間的依賴性亦在不斷提升。在這種情況下,，為將創(chuàng)新性產(chǎn)品投入大批量生產(chǎn)并最終交到消費者手中,，我們的開發(fā)時間和成本一次又一次地提升。如今半導體行業(yè)已經(jīng)成為研發(fā)強度最高的產(chǎn)業(yè)之一,。與此同時,，我們還肩負對環(huán)境、員工福祉及社區(qū)健康的責任,，必須以可持續(xù)的方式推動半導體技術(shù)的發(fā)展,，從而改變世界。

設(shè)備智能是迎接挑戰(zhàn)的關(guān)鍵

設(shè)備智能可以促成數(shù)據(jù)和學習過程的良性循環(huán)，幫助我們解決上述挑戰(zhàn),。通過充分利用其強大的數(shù)據(jù)收集和處理能力,，我們可以在芯片制造領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)創(chuàng)新與突破。

泛林集團對于設(shè)備智能的愿景是將數(shù)據(jù)化建模,、虛擬化和人工智能帶入每個環(huán)節(jié),，包括設(shè)計、開發(fā),、采購,、構(gòu)建和支持系統(tǒng)與工藝等，從概念設(shè)計和可行性研究到實現(xiàn)量產(chǎn),。設(shè)備智能的最終目標就是在加快技術(shù)轉(zhuǎn)換速度的同時,，降低成本、資源消耗和浪費,，也就是通過解除復(fù)雜性障礙來釋放創(chuàng)新力,。

在設(shè)備智能的時代，全流程的數(shù)字化是關(guān)鍵,。任何系統(tǒng)從初始概念到終止運行的每一步都應(yīng)該留下數(shù)據(jù)的腳印,。

在芯片設(shè)計和制造工藝方面，實現(xiàn)革命性創(chuàng)新已經(jīng)變得非常困難,。為了滿足性能和成本等各方面要求,，我們往往需要在百萬億個潛在配方組合中進行大海撈針式的探索，從而找到最佳配方,。

以刻蝕為例,。在過去的十年中，工藝配方開發(fā)和驗證的成本以10倍的速度增長,，在這種情況下,，虛擬工藝開發(fā)是解決問題的重要工具，它能幫助工程師以更快的速度找到最佳配方,。

盡管我們對具體工藝的理解在不斷加深,，純物理的刻蝕和沉積過程模型過于復(fù)雜，涉及的計算量過于龐大,，很難產(chǎn)生實際結(jié)果,。我們的策略是結(jié)合機器學習和歷史數(shù)據(jù)挖掘來構(gòu)建可計算的模型，通過該模型的運算來找出正確的變量組合并在10^14種選擇中成功找到最佳方案,。通過與芯片制造商在結(jié)構(gòu)和工藝要求方面的緊密合作,，我們已經(jīng)利用虛擬工藝開發(fā)實現(xiàn)了初級組合的優(yōu)化，并成功將所需實驗次數(shù)和成本減少超過20%,。目前該方法仍處于早期實驗階段,，我們還需要與芯片制造商開展持續(xù)且密切的合作,，實現(xiàn)規(guī)模擴展。

復(fù)雜性帶來的挑戰(zhàn)不僅限于研發(fā),。要實現(xiàn)芯片的量產(chǎn),，制造商必須將最佳工藝在數(shù)百個腔室中復(fù)制，保證每月生產(chǎn)數(shù)十萬個符合埃米級公差要求的晶圓,。為保證所有工藝維持一致的性能表現(xiàn),，我們需要投入更智能化的設(shè)備和服務(wù)。

這就需要具有自感知,、自適應(yīng)和自維護能力的智能設(shè)備,。

·自我感知是指設(shè)備了解自身的軟件和硬件配置，并能使用傳感器監(jiān)視關(guān)鍵性能指標,。與之前的設(shè)備相比,，新一代設(shè)備新增了約400個傳感器，它們所生成的數(shù)據(jù)結(jié)合制造商晶圓廠的信息,，可將腔室匹配的時間從數(shù)周縮短至數(shù)天,。

·自適應(yīng)功能是指這些智能設(shè)備能持續(xù)地根據(jù)單位工藝偏差,、物料變化進行自我調(diào)整或優(yōu)化生產(chǎn)率,。

·自維護功能包括自動校準、清潔或維護等,，有助于提升機臺的產(chǎn)量,。經(jīng)驗證，在晶圓廠運行一個關(guān)鍵應(yīng)用程序的一組設(shè)備,，其自維護能力每年能幫助客戶節(jié)省45000個工時,。

基于數(shù)據(jù)的智能化服務(wù)生態(tài)系統(tǒng)

智能化設(shè)備需要智能化的服務(wù)生態(tài)系統(tǒng)，否則無法保證數(shù)百個工藝腔室的整體設(shè)備效率,，而這樣的智能服務(wù)離不開數(shù)據(jù),。

要找出糾正措施、預(yù)測維護事件,、管理智能零件和優(yōu)化設(shè)備性能,，我們需要基于數(shù)據(jù)專門開發(fā)出相應(yīng)的算法。為此,，泛林集團設(shè)立了設(shè)備數(shù)據(jù)存儲庫,，并在維持數(shù)據(jù)完整性的同時根據(jù)情況向客戶開放數(shù)據(jù)控制和訪問的權(quán)限。這種靈活的解決方案有助于我們應(yīng)對日益增長的挑戰(zhàn),，即在量產(chǎn)的環(huán)境中維護這些復(fù)雜的系統(tǒng),，從而保證在滿足嚴格工藝公差的前提下達成設(shè)備良率目標。

此外,，虛擬現(xiàn)實和增強現(xiàn)實技術(shù)可以利用數(shù)據(jù)幫助工程師提高效率,，并分享全球?qū)＜业膶I(yè)技術(shù),。專家們可以利用相關(guān)工具為工程師提供遠程培訓和支持，在視頻直播的幫助下進行實時監(jiān)督和指導,。此次新冠疫情的爆發(fā)還讓我們親眼驗證了這些遠程支持技術(shù)如何成為業(yè)務(wù)的救星,。隨著差旅的顯著減少，人們對遠程支持的需求會迅速增加,。

協(xié)作對于持續(xù)創(chuàng)新至關(guān)重要,，也是實現(xiàn)設(shè)備智能所有優(yōu)勢的關(guān)鍵所在。如今,，半導體行業(yè)處于松散分離的模式,，行業(yè)必須由此過渡成以節(jié)點構(gòu)成的網(wǎng)絡(luò)，達成數(shù)據(jù)的流動和各方算法的整合,，從而實現(xiàn)更具效益的行業(yè)控制,。

我們相信，通過充分發(fā)揮設(shè)備智能的潛能,，我們就能預(yù)見到世界未來的發(fā)展,。