半導體晶圓廠的設施佈置問題研究; A Study on Facility Layout Problems of Semiconductor Fabs

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Title:	半導體晶圓廠的設施佈置問題研究;A Study on Facility Layout Problems of Semiconductor Fabs
Authors:	何應欽
Contributors:	工業管理研究所
Keywords:	晶圓廠;設施佈置;軌道型態;Interbay物流;Intrabay物流;最佳化物料流動;semiconductor fab;facility layout;guide-path configuration;interbay flow;intrabay flow;optimizing flow;工業工程類
Date:	2008-07-01
Issue Date:	2010-12-28 16:19:58 (UTC+8)
Publisher:	行政院國家科學委員會
Abstract:	由於許多因素(例如：競爭對手的增加、先進製程的研發)的影響，現今的半導體公司所面臨的競爭比起過去激烈許多。投資半導體晶圓廠需要大量的資金，其製程設備非常昂貴，折舊速度也快，因此如何提升生產力與產能利用率，一直是晶圓廠的一個非常重要的課題，也是許多學者與專家所研究的問題。學者與專家們從各方面尋求各種方法，而改善晶圓廠內的物料搬運效率便是其中之一。改善晶圓廠內的物料搬運效率可由許多方法(例如：設施佈置、自動化搬運設備的設置、控制與管理)來達成，本研究將著重於晶圓廠內的設施佈置問題。由於晶圓廠內的物料搬運非常仰賴自動化搬運系統，也因此在解決晶圓廠內的設施佈置問題時，吾人必須將自動化搬運系統(AMHS；Automated Material Handling System)之相關設備與因素加以考慮，方能求得一個真正能最佳化物料流動的設施佈置。在此吾人特別考量下列幾個因素：Interbay軌道型態(guide-path configuration)、進出Bay的I/O點（即Stocker）、Bay與Bay間之晶舟的流動方式、捷徑(short cut)的設置與否、Intrabay軌道型態與方向、與直通軌道的型態與設置位置等。晶圓廠的設施佈置問題會因這些因素的不同而有差異，本研究將對這些問題加以研究、探討與提出解題方法。本研究所發展的方法不僅考慮上列因素，也強調同步的設計，以期求得較真實的最佳解。希望所得的解能協助業者，設計出最佳的晶圓廠設施佈置，以增進其物料搬運效率，進而提升其生產力與競爭力。以下依Bay與Bay間晶舟的流動方式，將本研究所探討的各種問題分成兩大類來說明，並規劃以兩年的時間來完成。 .. Bay與Bay間的晶舟流動只能藉由Interbay軌道：大部分晶圓廠是屬於此類。在此形式下，若有一晶舟必須從某一Bay A至某一Bay B時，此晶舟必先至Bay A的Stocker，然候循Interbay軌道至Bay B的Stocker後，再轉至Bay B內。在此形式下，「Bay與Bay間的晶舟流動」與「Bay內的晶舟流動」可視為獨立的，也因此，其「Bay的佈置問題」與「Bay內的機器佈置問題」是互不影響的。在此形式下，本研究將針對在幾種常見的Interbay軌道型態下之晶圓廠設施佈置問題，加以研究與探討。常見的Interbay軌道型態包括：(1)內迴圈軌道(Spine;又稱脊椎式)、(2)內迴圈軌道輔以捷徑、(3)外迴圈軌道(Perimeter;又稱外圍式)、(4)內迴圈軌道與外迴圈軌道並用、與(5)內迴圈軌道輔以捷徑與外迴圈軌道並用。另外，若是有捷徑的設置，吾人也會探討捷徑的設置點的問題。另對Intrabay內的機器佈置，本研究也會加以研究，所考慮的Intrabay軌道型態則包含直線軌道與單迴圈軌道等兩種。 .. Bay與Bay之間另設直通軌道（又稱整合式軌道），Bay與Bay間的晶舟流動不僅可藉由Interbay軌道，也可經由他們之間所設置的直通軌道：此形式的軌道設計是較新穎的，且較常見於新一代的晶圓廠。與上一形式的最大不同是，在此形式下「Bay與Bay間的晶舟流動」與「Bay內的晶舟流動」將不再是完全獨立的。換言之，「Bay的佈置問題」與「Bay內的機器佈置問題」會互相影響，且直通軌道的型態與設置位置也會對這兩問題有影響，吾人在解題時必須考慮這些問題。也因此，此類的晶圓廠設施佈置問題將比上一類的問題更困難且複雜。雖然如此，求解上一類問題所得的經驗與知識，將有助於吾人解決此類問題，因此本研究規劃於第二年探討此類問題。另外，於上一類所考慮的Interbay與Intrabay軌道型態，在此也會被考慮。本研究的進行步驟簡述如下：(1)首先，吾人將對與本研究問題相關的文獻，加以收集、回顧與研究。(2)在瞭解這些問題的相關研究後，吾人將正式定義這些問題。(3)然後，吾人將針對這些問題，分別提出多種解題方法。在方法上，吾人將強調理論、實用與效率並重的原則。(4)為了瞭解這些方法的表現，吾人將利用電腦來實驗、測試與比較。(5)根據實驗的結果，瞭解所提方法的表現，這些知識將可幫助吾人進一步改善方法。最後，吾人希望本研究成果對半導體產業能有實質的幫助，吾人也希望本研究成果有拋磚引玉的作用，能對其他未來的相關研究有所助益。研究期間：9608 ~ 9707
Relation:	財團法人國家實驗研究院科技政策研究與資訊中心
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