AI如何實現中國芯智慧製造？
2019-01-23
作者
劉于葦，EE Times China
什麼樣的工業自動化軟體，能協助中國半導體和電子產品製造廠商實現智慧製造呢？
18世紀60年代，蒸汽機的發明，讓人類開始了第一次工業革命(工業1.0)；19世紀下半葉，電力技術的廣泛應用帶來了第二次工業革命(工業2.0)。
而第二次世界大戰後的第三次工業革命(工業3.0)，以原子能、電子電腦和生物工程等發明和應用為主要標誌，涉及資訊技術、新能源技術、新材料技術等諸多領域，對人類日常生活帶來的巨大變革一直影響至今。
直到自德國政府在2013年正式提出「工業4.0」策略，全球又開始了新一輪的工業轉型競賽。工業4.0被認為是可與前三次工業革命比肩的技術革新，本質是資料流程動自動化技術，核心就是工業物聯網(IIoT)和人工智慧(AI)技術，因為主要關注製造領域，所以更多被提及的是——智慧製造。
誰來為中國智慧製造助一臂之力？
目前，中國正處於智慧製造初期，大部分企業還處於工業2.0邁向3.0階段。據德勤(Deloitte)調查的資料，這些企業在轉型期間最關注實現工業自動化的軟體，關注比例達55%，高於排在後面的感測器技術(51%)和通訊技術(48%)。近年中國大力發展自主晶片產業，各大主流半導體廠商也正需要智慧化改造和諮詢服務。誰可以做這些事？
BISTel這個名字可能大家不太熟，2000年成立至今，他們一直以智慧製造為出發點，為半導體、平面顯示器、LED、PCB、SMT和電子製造系統提供即時、智慧製造系統。日前BISTel在深圳和上海發佈會上宣佈將加大在中國投資力度，包括擴大辦公室、增加資料科學家和研發(R&D)中心的數量，以幫助中國在快速增長的智慧製造領域實現領先。
BISTel公司簡介，目前在全球有350名員工，其中310位是工程師。中國總部在深圳，目前中國區雇員共有36人。(圖片來源：BISTel)
BISTel創始人兼執行長W.K.Choi說：「中國的目標是在不到5年的時間內引領全球智慧製造業，這是一個價值6,000億美元的產業。為了實現這一目標，我們在中國的半導體和平板顯示器製造客戶正在轉向BISTel基於AI的智慧解決方案，以即時地檢測、分析、預測和處理每天在製造中遇到的問題，從而幫助他們充分發揮工業4.0的潛力。」
BISTel全球客戶分佈，主要集中在半導體製造、平面顯示器和鋼鐵產業。(圖片來源：BISTel)
會上BISTel還宣佈在中國推出首個供半導體和電子產品製造即時設備健康監測和預測維護(HMP)的解決方案，讓客戶瞭解其設備的剩餘使用壽命(RUL)，並預知何時設備可能發生故障，或何時需要維修。
使用機器學習的動態故障檢測
本次BISTel發佈的幾款主打產品，包括其首款自我調整基於AI的應用程式「動態故障檢測(DFD)」，以及幫助半導體製造商防範影響產量事件的腔室匹配(Chamber Matching；CM)應用程式「黃金腔室(Golden Chamber)」。
資料搜集、分析和應用在智慧製造中十分關鍵。(圖片來源：BISTel)
BISTel表示，動態故障檢測解決方案可提供全面感測器追蹤資料分析，以檢測故障並顯著提高工程、工具生產率和產量。目前，大部分工廠還是依靠傳統的FDC系統進行故障檢測，其缺點是只能透過分析來自感測器的摘要資料進行故障檢測，而不能發現感測器行為微小變化對產量帶來的負面影響。
DFD對比傳統FDC的優勢。(圖片來源：BISTel)
BISTel稱，他們的新型動態故障檢測系統具有機器學習功能，可以動態建立追蹤參考，透過提供完整的追蹤分析來避免或降低這種風險。感測器追蹤資料包含大量資訊，可協助製造商識別包括斜率變化、尖峰、毛刺、偏移和漂移等問題。
此外，DFD不依賴於FDC使用的傳統控制限制方法，完全消除了手工建模，還使用更智慧的演算法來更好地區分真實警報和誤報，警報數量比FDC系統減少10倍。可快速檢測並分析影響產量事件的同時，DFD還可與傳統FDC系統無縫整合。
協助半導體廠商提升良率
BISTel推出的腔室匹配應用程式，使半導體製造商能夠創建一個「黃金腔室」，更好地防範對產量產生負面影響的事件。
對於半導體晶圓製造商而言，優化晶圓腔(wafer chamber)性能對保障品質和產量至關重要。為實現這一目標並最大限度地提高客戶產線性能，關鍵在於分析腔室性能的變化並快速識別哪些參數正隨時間變化，方可確保每個腔室達到最大目標產量。
CM在生產週期中的應用。(圖片來源：BISTel)
據BISTel介紹，新型腔室匹配應用程式可使客戶快速獲得性能最佳的腔室 ，通常稱為參考腔室(reference chamber)或黃金腔室。然後，客戶可以將參考腔室與所有其他腔室進行比較，以實現性能最大化。
Choi表示，「CM是我們四款新型智慧製造解決方案中的第二款，它將直接影響客戶的晶圓品質和產量。借助這些先進的新工具，我們可以進行即時監控和分析，快速識別黃金腔室，並為我們的客戶提供最大化其設備和製程性能的機會。」
BISTel把目前智慧製造分為三個階段：應用級智慧、系統級智慧和企業級智慧。大部分企業目前都處於第一階段，而BISTel正在幫助他們發展成第二階段。
階段一和階段二的主要差別可見下圖。階段一中，生產資料的檢測、分析和預測分別進行，並為關聯，而階段二中，在機器學習的作用下，各組資料實現了互動和自主升級。
