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半导体是信息产业的物质基础。科学家在不断创新半导体晶圆制造技术和工艺的同时,也渴望这些新技术可以更快更多地转化为产品,造福人类的生产和生活。这就要求半导体晶圆的制造商们能够高效率地利用有限的设备进行生产。
本文以半导体晶圆生产线为研究对象,重点研究半导体制造和其中的光刻过程。光刻机是半导体生产中最昂贵的设备,调度不当会引起死锁,不但降低了生产效率,晶圆还会因为长时间曝露在空气中而损坏。本文使用有色Petri网对光刻机进行建模,用CPN tools软件对模型进行仿真,得到调度方案和生产时间。我们采用通过控制环中芯片数量来预防死锁的策略,事实证明可以完全预防死锁。
在对整条制造线的仿真中,我们使用了面向对象的建模方法。不同于传统的基于排队论的模型,我们的模型可以详细得到每个时刻的整个车间的所有状态,包括每一台机床和每一个工件。同样,我们对生产的控制也可以随时根据车间的状态进行调整。因此,本文创新地对稳定期之前的过渡期进行了控制,以比平稳期稍快的速度进行投料,实验证明可以提高产量而不会影响周期时间。同时,我们还提出了比较不同调度策略好坏的一些指标和方法。有了比较,我们就可以根据不同客户的不同需求选择最适合他们的调度方法。在分析了一些经典的投料策略的优缺点之后,我们取长补短地开发了一种新的投料策略,仿真证明此投料策略可以得到我们期望的性能和结果。