《电子技术应用》
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数字孪生在半导体测试设备中的实践
电子技术应用
祁建华1,马诗旻2,何桂玲2
1.上海华岭集成电路技术股份有限公司;2.上海火挚科技有限公司
摘要: 数字孪生作为智能制造关键技术在工厂极具实用价值。通过在半导体测试服务公司建立数字孪生系统,收集了探针台二十多万条报警数据。结果显示,超过90%的报警已通过数字孪生系统实现了远程控制解决。为探索报警处理的最佳方式,进一步优化数字孪生模型,并在模型中重现报警,通过模拟不同工况,与传统方式相比,人工操作数字孪生系统处理报警可使设备等待时间减少64%以上。若采用AI后台自行操作数字孪生系统,设备等待时间可继续降低78%。这表明人工对设备报警的反应时间是影响设备等待时间的关键因素,因此,深化使用数字孪生模型自动化处理报警可显著降低设备等待时间,提升设备综合利用率。
中图分类号:TN711.5 文献标志码:A DOI: 10.16157/j.issn.0258-7998.244981
中文引用格式: 祁建华,马诗旻,何桂玲. 数字孪生在半导体测试设备中的实践[J]. 电子技术应用,2024,50(9):25-30.
英文引用格式: Qi Jianhua,Ma Shimin,He Guiling. The practice of digital twinship in semiconductor testing equipment[J]. Application of Electronic Technique,2024,50(9):25-30.
The practice of digital twinship in semiconductor testing equipment
Qi Jianhua1,Ma Shimin2,He Guiling2
1.Sino IC Technology Co., Ltd. ;2.Huozhi Technology Co., Ltd.
Abstract: Digital twin is an essential technology in smart manufacturing and has practical value in factories. At a semiconductor testing services company, a digital twin system was used to collect over 200 000 alarm data points from probe stations. The analysis showed that more than 90% of the alarms were resolved remotely using the digital twin system. To improve the digital twin model and alarm management, alarms were replicated within the model by simulating different scenarios. Operating the digital twin system manually reduced equipment downtime by over 64% compared to traditional methods. Additionally, using an AI backend to automatically operate the digital twin system further reduced equipment waiting time by 78%. This highlights the importance of personnel response time to equipment alarms in affecting equipment downtime. Therefore, enhancing the use of digital twin models for automated alarm handling can significantly reduce equipment downtime and improve overall equipment utilization.
Key words : digital twin;semiconductor testing equipment;remote control;alarm handling;automation

引言

我国在2015年部署了“中国制造2025”战略,全面推进实施制造强国战略[1]。智能制造是“中国制造2025”的主攻方向,而数字孪生(Digital Twin)是智能制造迅速发展的关键技术之一[2-3]。

数字孪生技术通过为物理世界中的客观对象建立数字模型,实现对物理世界实体对象的实时监测、分析和优化[4]。数字孪生可实现物理世界与信息世界的交互融合[5],被用于解决实际的工程问题。

Gartner在2017年开始连续三年将数字孪生列为十大战略科技发展趋势[6-8]。中国科学技术协会在其发布的2020重大科学问题和工程技术难题中将“如何建立虚拟孪生理论和技术基础并开展示范应用”列为前沿科学问题之一[9]。

智能制造数字孪生应用已被广泛应用于航空航天、电力、船舶等行业[10-12]。在半导体制造业的数字化转型中,借助数字孪生技术可以对产线全流程进行实时监控和管理,有效提高企业的生产效率[13]。

集成电路生产线的设备投资占据总资本支出的80%(据SEMI估计)[14],提高设备综合利用率对于降低生产成本至关重要。通过IoT和边缘计算,采集和上传设备数据后,数字孪生技术可完成设备的可视化监控管理,实现提质增效的价值[15-16],数字孪生正成为制造业数字化转型的核心驱动力[17]。

数字孪生的定义在不同领域存在分歧[18]。陶飞教授提出了数字孪生成熟度模型分析[19],该模型将数字孪生的成熟度分为L0至L5共六个等级。本文将探讨半导体测试服务企业如何在这六个等级中,打通设备物理世界与虚拟世界的数据通道,并在数据上进行模拟分析,尝试进行部分预测和优化工作。


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作者信息:

祁建华1,马诗旻2,何桂玲2

(1.上海华岭集成电路技术股份有限公司,上海 201203;

2.上海火挚科技有限公司,上海 201402)


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