1 cohérence des décisions dordonnancement dans les systèmes de fabrication de semi- conducteurs...
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Cohérence des décisions d’ordonnancement dans les
systèmes de fabrication de semi-conducteurs
– Réunion GOThA – CSP – Bermudes
29/09/06
Mickaël Bureau
Encadrant EMSE-CMPStéphane Dauzère-Pérès
Encadrant STMicroelectronicsLéon Vermarien
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Plan
Présentation du sujet
Motivation gestion des niveaux global /
local
Difficultés gestion des niveaux global /
local
Conclusion & Perspectives
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Cadre général de la thèse
Niveau Tactique
NiveauStratégique
Comprend les choix d’infrastructure
Planification de la production, des stocks, de l’approvisionnement…Ordonnancement des activités de production, stockage et transport
+ le niveau est élevé
+ l’horizon de temps est long
+ les modèles sont agrégés
Regroupe les décisions permettant une organisation efficace de la production
Niveau Opérationnel
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Fabrication de semi-conducteurs
Back-End
Circuit intégré assemblé
Front-End
Puce
Plaquette de silicium
Lingot
Sable
Test
Clients
Fabrication des wafers
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Fabrication de semi-conducteurs
Flux de type "re-entrant" [Kumar1994]
Photo-lithographie
GravureImplantation
Strippage
Métallisation DépositionOxydation
Polissage
Plus de400 machines
Jusqu’à 700étapes/produit
Capacité: 2500 plaquettes
par semaine
40 niveaux de masques
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Cadre général de la thèse Fabrication de semi-conducteurs
• Nombre important d’opérations (400 à 700 par lot)
• Flots réentrants (en-cours de 800 à 1000 plaquettes)
• Différentes types de machines (parallèle, batch, cluster : jusqu’à 400 machines)
• Maintenances préventives, taux de pannes élevé
Différents niveaux d’ordonnancement• Fab entière• Par zone
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Cadre général de la thèse
Niveau Tactique
NiveauStratégique
Comprend les choix d’infrastructure
Planification de la production, des stocks, de l’approvisionnement…Ordonnancement des activités de production, stockage et transport
+ le niveau est élevé
+ l’horizon de temps est long
+ les modèles sont agrégés
Regroupe les décisions permettant une organisation efficace de la production
Niveau Opérationnel
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Cadre général de la thèse
Niveau Tactique
NiveauStratégique
Comprend les choix d’infrastructure
Planification de la production, des stocks, de l’approvisionnement…Ordonnancement des activités de production, stockage et transport
+ le niveau est élevé
+ l’horizon de temps est long
+ les modèles sont agrégés
Regroupe les décisions permettant une organisation efficace de la production
Ordo. Fab
Ordo. par zone
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Bibliographie
Recherches par niveau• Global
–Review [Uzsoy et al. 1992]–Dispatching rules [Rose et al. 2003]–Simulation [Qu and Mason 2005]
• Local–Photolithography [Akçali and Uzsoy 2000]–Bottleneck [Rose 1998]
Pas de recherches sur les liens entre niveaux [Sarin 2006]
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Sujet
Cohérence entre les différents niveaux de prise de décision• Global / Local en ordonnancement• Planification / Ordonnancement
Gestion des niveaux global et local• Etude des interactions• Définition d’un framework• Proposer et valider des règles
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Objectifs – Cadre général
Yield issuesCustomer requestsProduction PlanLine balancingEquipment Utilization
Strategy (trade-off between global objectives)Definition of Freedom degrees
Priorities
α and di
Recipe throughputBatchingEqpt / Mask AvailabilityWorkloadSet-up / Tuning timePM / ENG forecastOperator availability
Lots Scheduling and Allocation (Which lots on which machine at what time)
GLOBAL
+
+ +
LOCAL
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Objectifs – Outils
Autosched AP
• Logiciel de simulation dynamique à
évènements discrets et capacité finie
• Permet de modéliser la fab de manière
détaillée
Utilisation d’un nouveau concept
Stop & Go
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Fab réelle
Fab-Equipment
-Lots
-Transport
ECS
MES
MCS
Physical
system
Manufacturing
Execution
Decision
Support
Strategies
Scheduling
dispatching
Priorities
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QueuesExecution
ControlSystem
PriorityGeneration
Scheduling(Task to Tool)
Where Next
What Next
Outil de Simulation
Fab simulée
GlobalLocal
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AP stop & go proof of concept
Snapshot of the fab
Priorities calculatio
n
Insertion of new priority values in the
model
Snapshot of the fab
Priorities calculatio
n
Simulation stops(by time interval, with a calendar,
on event…)
Insertion of new priority values in the
model
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Motivation
Faire coïncider au mieux réalité et
simulation
Possibilité de tester de nouvelles
stratégies globales
…
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Expérimentation
2 produits (01A et 02B)• Routes similaires, hormis certaines opérations
supprimées pour le produit 02B• Divisions des routes en 10 jalons
Fab chargée pour 2500 pièces par semaine• Fab chargée et stabilisée en début de simulation• Lancement de lots toutes les 252 (01A) et 168
(02B) min Simulation sur 180 jours Collecte de données tous les 10 jours
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Tests
Mise en place de l’extension stop & go• Suspension de simulation• Steady state
Perturbations• Simple• Analyse par jalon
Moyens de réaction aux perturbations• Priorités• Starts
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Tests : simulation de référence
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Tests : perturbation
2 familles d’équipements• 5 et 6 machines par famille• Chaque route qualifiée sur la moitié des
équipements
Mise en panne de la moitié de ces
équipements• Au bout de 10 jours de simulation• Pour une durée de 20 jours Blocage de la route 1
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Tests : perturbation
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Tests : perturbation et correction (1)
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Tests : perturbation et correction (2)
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Tests : comparaison
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Résultats et difficultés
Jalons chargés inégalementRéactions trop « brutales »
Intérêt de gérer par jalons
Gérer différents paramètres• Priorités• WIP• Starts• …
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Résultats et difficultés
Quand réagir ?• Quand le WIP dépasse un certain seuil• Quand une panne dure plus d’un certain
temps• …
Comment réagir ?• Augmenter les priorités pendant un
certain temps• Diminuer les lancements de lots• Imposer des paramètres de stratégie• …
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Conclusion
Nouveauté et motivation de la gestion
des liens entre global et local
Définition d’un cadre général
Validation des premiers tests
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Perspectives
Tests sur un modèle de fab réelle
Améliorations
• Cadre général
• Description des mécanismes d’interaction
• Paramètres de stratégie
…