Технико-экономическое сравнение систем Адаптивного и Массового производств

Традиционныйподход к организацииполупроводниковогопроизводства,который называетсяМассоваяПроизводственнаяСистема (MMS - MassManufacturing System), в большейстепени ориентировантолько на минимизациюсебестоимостив расчете наединицу продукции,что являетсяне совсемоптимальным,потому что неучитываетважность такихпоказателейкак: сроки выходана рынок, капитальныезатраты и способностьадаптироватьсяк разнообразиюпродукции.Именно поэтомуначал развиватьсяальтернативныйподход к организацииполупроводниковогопроизводства,получившийназвание АдаптивнаяПроизводственнаяСистема (AMS -Adaptable Manufacturing System). В даннойработе будетсделана попыткапоказать (наоснове результатовмоделированияAMS и MMS фабрикпредставленныхна симпозиумеIEEE/SEMI International Semiconductor Manufacturing Science в1993 году), что созданиеболее гибкоймаркетинговойполитики основаннойна быстройреакции к изменениюпотребностейрынка, позволяетне только бытьпервыми нарынке, но такжене терять способностьк массовомувыпуску продукции.Т.е., другимисловами, засчет увеличениясебестоимостиизделия, AMS позволяетвыйти первымина рынок сдостаточнымобъемом готовойпродукции(качественной),тем самым обгоняяконкурентовна срок от несколькихдней до двухи более недель(зависит отвида продукции),что создаетвременнуюмонополию наэтот вид продукции.Причем, оборудованиеAMS фабрик и методыфункционированиявыбраны так,чтобы оптимизироватьсебестоимостьс учетом сроковреализации.А по мере выходаконкурентовна рынок с тойже продукцией,но при болеенизкой цене,AMS способно быстрои с минимальнымизатратамиперестроитьсяв массовоепроизводство,где себестоимостьна единицупродукции почтине будет отличатьсяот MMS фабрики.

Сравним AMS и MMSфабрики сначалав стадии технологическойзрелости. Нарисунке 1 и 2отображенырезультатымоделированияв виде зависимостейтемпа производстваи среднегосрока производстваот общего количестваобрабатываемыхпартий, гдеразмер однойпартии, на обоихфабриках, оставалсяпостоянными составлял24 подложки.

Кластера очистки,осажденияметаллов илитографиинаходилисьв конфигурацииконвейера. Прирассмотрениирисунков 1 и 2видно, что увеличениеуровней загрузкиприводит кувеличениютемпов производстваза счет улучшенияиспользования,но также к ухудшениюсроков производства,что объясняетсяэффектом насыщения.Объединяярисунки 1 и 2, атакже преобразуятемпы производствав себестоимостьподложки получаемкривые представленныена рисунке 3.

Как показанона этом рисунке,модель предсказывает,что AMS фабрика,даже в конфигурациитехнологическойзрелости, можетпроизводитьподложкиприблизительнов два раза быстрее,чем MMS фабрика.Минимальнаяприбыль получаемаяот AMS фабрикипримерно на15% выше, чем отMMS фабрики.

Длядальнейшегоанализа сравнимрезультатымоделированияAMS и MMS фабриксконфигурированныхи управляемыхна получениебыстрых сроковпроизводства.На обоих фабрикахразмер партиисоставлял 6подложек. Такжена AMS фабрикебыли измененыконфигурациикластеров,которые теперьбыли рассчитанына серийноепроизводство.В сущностиметод анализаничем не отличаетсяот уже рассмотренногоза исключениемтого, что конечнымрезультатомпримененияэтого методастал рисунок4. В этом случаемодель предсказывает,что AMS фабрикадолжна будетпроизводитьподложки примернов три раза быстрее,чем MMS фабрика(на изгибе кривых).Однако, минимальнаясебестоимостьподложек наобоих фабрикахполучаетсязначительновыше (приблизительнов 3 раза) по сравнениюс конфигурациейтехнологическойзрелости.

Фабрикикак AMS, так и MMSработающиев пилотнойстадии являютсяво много разсложной моделью,чем фабрикис короткимсроком производстваили в конфигурациитехнологическойзрелости. Объясняетсяэто тем, чтозатраты напроизводственныемощности и наоборудованиепо контролюза браком становятсявыразительнойчастью всехосновных затрат.Причем, этизатраты изменяютсяв широких пределах(в два и болеераз), даже дляфабрик работающихв одном и томже технологическомуровне. В добавок,научно-исследовательскаябаза можетиметь разнообразноеоборудованиеохватывающеенесколькотехнологическихпоколений. Поэтим причинаммоделированиефабрик работающихв пилотнойстадии непроизводилось.Затраты напроизводственныемощности являютсяпервоочереднойважностью, чтослужит причинойдля совместногоиспользованияпроизводственныхмест с высоко-объемнымифабриками.Например, маленькая0.25 мкм фабрикаработающаяв пилотнойстадии можетпараллельноработать сбольшой 0.5 мкмфабрикой.

Рисунок5 показываетразличие всебестоимостяхподложек дляобласти находящейсяслегка справаот рабочихточек кривыхна рисунке 3.Оборудованиеи другие капитальныевложенияобесценивалисьсвыше пяти лет.Накладныерасходы включаютжидкие химикатына MMS фабрике,запасные части,поддержкавнешних обязательств,а также косвенныерасходы наадминистрациюи специалистов.Но рисунок 5 невключаетраспределениерасходов возникающиевне фабрики,такие как расходына руководствокорпорациейи усовершенствованиепродукта. Еслибы эти величиныбыли включены,то себестоимостьподложек былабы выше. Большаячасть фабричныхрасходов независитот использованияфабрики, кромезатрат на материалыи оператора,которые частичнопропорциональныиспользованию.Основным оправданиемвысокой себестоимостиподложек в AMSпо сравнениюс MMS, рисунки 3, 4 и5 - это увеличенныерасходы наобслуживаниеоборудования.Так как процессновый, то ожидается,что улучшение литографическихкластеров ииспользованиеодноподложечнойжидкой очистки(в противоположностьсухой) уменьшитэти расходыдо низкой значимости.

ПреимуществапроизводстваAMS фабрик являетсярезультатпоявленияцелого рядадоступныхтехнологий.Например,многовариантноенезависимоеуправлениемногозоннымилампами недавносделало техническиосуществимымбыстрое выращиваниеи осаждениетермическойпленки. Стратегияизолированногоконтроля сделаловозможнымобъединятьтакие машиныдруг с другомв последовательностьдля серийнойобработки,которая недолжна будетзависеть отинтерактивныхизмерений длятого, чтобыподдерживатьуправлениепроцессом. ДляAMS фабрики доступнытри главныетехнологическиеизменения впроизводстве:

1). Способностьзаменить фактическивсе установкигрупповойобработки наустановкииндивидуальнойобработкиподложек, причемзатрачиваяна это минимумсредств;

2). Возможностьсгруппироватьэти устройстване подвергаясьзначительнымпотерям в управлениипроцессом;

3). Снижениевремени наладки,особенно встепперах.

Заменяя оборудованиягрупповойобработкипластин, особеннопечей и линийвлажной обработки,уменьшаетсяминимальноевремя всегопроцесса обработки.Сгруппированноеоборудованиепозволяетдальнейшееуменьшениевремени, предлагаяконвейернуюзагрузку партий(коротко-срочныйрежим) илипараллельнуюобработкупартий (режимтехнологическойзрелости). Удаляячасть оборудованияи уменьшаявремя наладкисоздаем экономическивыгодные маленькиеразмеры партий,которые могутбыть использованыдля дальнейшегоуменьшениясроков производства.

АдаптивнаяПроизводственнаяСистема представляетсобой новыйподход к альтернативнойсистеме полупроводниковогопроизводства,как с точкизрения физическогооборудования,так и эксплуатации,что послужилопричиной возрастающейважности косновным затратами срокам производствав добавлениик традиционнойсебестоимостиподложек.

МосковскийГосударственныйИнститут ЭлектроннойТехники

техническийуниверситет

КафедраФХОТМ

Курсоваяработа

Техникоэкономическоесравнение пооценкам

производительностии себестоимости

адаптивногои массовогопроизводства

Выполнил

студентгр. МТ-42 ГавриловА. В.

Руководитель

ГулидовД. Н.

Москва 1996г.