它们被称为foup，即前开统一吊舱，它们有数千个，在头顶上不停地快速移动。
不，这不是好莱坞最新的外星人电影中高潮迭起的入侵场景。相反，这是IBM公司在纽约东菲什基尔运营的最先进的半导体晶圆生产线的真实场景。该工厂占地14万平方英尺，耗资25亿美元，于2002年年中投入使用，是“世界上第一条全自动半导体生产线，由系统决定下一步运行什么产品、如何运行、何时运行以及为什么运行。”IBM微电子公司的高级技术人员Perry Hartswick在East Fishkill宣布。
即使在无人看管的情况下，这条线路也在持续运行。foups——在高架单轨上移动的容器，在加工站之间运输半导体晶圆——是利用实时信息优化复杂晶圆制造过程的自动化系统的关键部分。
高股权
风险很高。一个FOUP最多可以携带25个直径300毫米的硅晶圆，每个晶圆在晶圆制造过程的最后被切成微小的集成电路或芯片。哈特瑞克说，这条生产线生产先进的处理器芯片，每片晶圆可生产1,000个芯片。这意味着每个FOUP可以携带价值200万美元的成品——这不是IBM希望丢失或处理不当的有效载荷。
Hartswick说，晶圆在加工过程中通常要经过数百次操作，一个错误的步骤应用在FOUP的内容物上可能会毁掉整个晶圆批次。在IBM上一代200毫米晶圆厂，员工使用条形码识别容器中的晶圆批次，然后将容器从一个工具搬运到另一个工具。虽然这种情况并不经常发生，但员工偶尔也会犯代价高昂的错误，比如把装晶圆片的容器转移到错误的加工站。
因此，当IBM的工程师开始设计East Fishkill 300毫米生产线时，他们想要一个产品跟踪系统，以消除人为错误的风险。他们还想要一个完全自动化的设施，这样可以提高劳动效率，更灵活，更受客户需求驱动。
Hartswick说，解决方案的很大一部分涉及射频识别(RFID)的使用。与之前基于人工条形码的方法不同，整个工厂的晶圆移动是自动化的，使用头顶单轨系统和foup，这符合半导体行业标准的300毫米晶圆载体。每一个由聚碳酸酯材料制成的foup都嵌入了一个被动式RFID标签，标签上写有一个唯一的识别号码。这些数字可以由位于整个制造设施的RFID阅读器读取。
每一种加工工具——从化学蚀刻机和离子注入器到化学气相沉积机和熔炉——都包含一个RFID阅读器。阅读器也战略性地位于整个东Fishkill设施的单轨系统旁边。Hartswick说:“工厂里有成千上万的RFID阅读器。RFID系统的工作频率为134.2 KHz，可提供3 ~ 6英寸的读取距离。Hartswick指出，与条形码不同，RFID的一个关键优势是它不需要视线进行阅读，这大大简化了系统的设计。
FOUP跟踪
RFID系统用于精确跟踪foup，因为它们在整个设施中移动。每当FOUP加载一组新的晶圆时，就读取FOUP的RFID身份，并通过后端IBM DB2通用数据库将晶圆与运营商的ID关联起来。然后，一个名为SiView Standard的IBM制造执行系统利用来自DB2的信息自动控制制造过程的每个步骤。
Hartswick说道:“我们知道每个FOUP的确切位置。当在架空轨道上的FOUP到达加工站时，通过一组电缆将其降至工具装载端口。一旦FOUP加载，该工具读取运营商的RFID，并下载处理内部晶圆所需的设置或配方。Hartswick说，当处理结束时，结果(包括测量值)将被发送回数据库，然后FOUP离开工具，转移到另一个处理站，或返回到存储器等待来自系统的额外命令。
IBM工厂有5000到6000个foup在流通。在制造过程中，晶圆可以加入或从FOUP中移除，每个FOUP根据正在运行的产品和操作条件走不同的路线。“如果流程运行得非常好，系统可能会选择删除某些反馈步骤，或者如果流程需要额外的反馈，它将自动触发这些步骤，”Hartswick解释道。
该系统还根据客户的订单自动确定最佳晶圆加工顺序。哈特瑞克指出:“如果客户在特定日期、特定优先级订购X数量的晶圆片，这些晶圆片将直接送入工厂。”利用实时订单信息，系统会安排每个工具下一个运行的最佳批次。
Hartswick补充说，由于RFID技术可以实时处理数据，客户还可以通过一个名为Customer Connect的基于web的门户系统获得订单状态的最新信息。此外，他观察到，在现场出现芯片问题时，该系统能够跟踪产品上执行的加工步骤，追溯到使用的单个工具，以及每个加工步骤执行的时间。
触摸敏感
IBM将在East Fishkill部署的自动化系统的主要好处包括提高员工生产力和更快速的客户服务。与其他情况相比，工厂需要更少的员工来操作，由于对人工干预的需求减少，产品错误和延迟也减少了。
Hartswick说，RFID的使用是在复杂的制造过程中实现高级追溯和控制的关键。“当我们运行一个产品时，我们需要完全控制每一块晶圆。我们需要知道，我们现在在工具中接触的晶圆绝对是我们想要接触的晶圆。”“有很多方法可以做到这一点。但没有比RFID更简单、更准确的方法了。”他总结道。
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