半导体厂务系统自动化

半導體廠廠務系統自動化劉聖元大綱控制系統分類半導體廠內自動化系統區分無塵室自動化系統簡介半導體廠務系統簡介廠務監控系統設計廠務系統自動化整合廠務系統管理Q&A控制系統分類DCS(DistributedControlSystem)PLC(ProgrammableLogicController)PAC(ProgrammableApplicationController)PC-BasedDCS架構圖DCS系統分散系統集中控制資料/資訊集中整合整合度高系統封閉,PLC架構圖PLC系統分散系統分散控制需整合系統統整各系統介面較多資料須整合系統整合管理系統封閉,但現行系統多有開放的架構與介面PACPACPAC系統類似於PC-Based的控制器各個系統模組化設計,提高可信賴度可用PLC開發語言與高階語言開發程式應用度更高可建立資料庫介面開放PC-BasedPC-Basedcontroller整合受控系統的訊號於PC板上一般利用通訊方式控制系統如VFD的控制圖示的PC-Based控制器具有SerialPort及DI/O控制接點,可控制少量硬體點半導體廠內自動化系統區分辦公室自動化系統Module自動化系統Facility自動化系統MIS-OfficeOfficeAutomationCIM-FABModuleAutomationFMCS-FacilityFacilityAutomation辦公室自動化系統建立辦公室網路系統辦公室PC及周邊設備(如印表機,繪圖機,掃瞄器,…)管理文件系統,如郵件,申請,簽核,公佈欄ERP–企業資源管理企業入口網站廠區網路連線廠區防火牆管理Module自動化系統建立CIM網路系統(FAB內相關網路)建立EAP網路連線,擷取Tool資訊MES(ManufactureExecutingSystem)設定與執行製造流程執行Tool現況監控,如Run,PM,WarmS/D,ColdS/DAPC(AdvancedProcessControl)收集即時製程參數,監控Tool狀態UPC(Pump/LocalScrubber)資料收集監控EIM(EngineeringInformationManagement)收集測試及實驗數據進行SPC分析及各種統計手法Module自動化系統(續)AMHS(AutomatedMaterialHandlingSystem)Tool間Lot自動化傳送設定最佳路徑,自動化傳輸設備應用程式EAP(EquipmentApplicationProgram)一個介於無塵室內設備與CIM系統之間的界面透過介面自設備取得資料以提供相關資訊系統應用降低現場人員的負擔與AMHS整合,達成無塵室完全自動化EAPSystemAPC,MES,…AMHSEAP介面圖EAP透過半導體設備通用的介面與機台交換資料HSMSSECSIIGEM其他SEMI所訂定的ProtocolToolToolToolAPsSECSIIEAPAPCMESEIMAMHSSECSII一種固定格式的通訊協定,讓設備與EAP之間可以交換訊息HSMS-HighSpeedSECSMessageService一種透過TCP/IP(Ethernet)介面,讓EAP與設備間可高速交換訊息的通訊協定GEM–GeneralEquipmentModel驅動設備於各式狀況下去進行特定的動作這個標準對於EAP來說定義著設備點的狀況其他SEMI標準CarrierManagement,ProcessJobManagement,ControlJobManagement,CarrierHandoff半導體廠務系統簡介半導體廠務系統簡介主要系統水處理系統電力系統氣體供應系統化學供應系統機電與附屬系統無塵室控制系統半導體廠務系統簡介附屬系統火警探測防護系統極早期偵煙探測系統廣播系統門禁系統CCTV影像監視系統地震偵測系統LED電子看板系統LAU區域警報系統SMS簡訊系統電話系統半導體廠務系統簡介-水處理系統水處理系統DI(UPW)DI前段處理系統DI中段處理系統DI後段處理系統Reclaim水處理系統廢水處理系統半導體廠務系統簡介-電力系統電力系統GIS氣體絕緣系統MTRU主變壓器單元EPS緊急發電系統CPS動態不斷電系統HV/LV高低壓盤供電系統半導體廠務系統簡介-氣體供應系統氣體供應系統GasCabinet/GasRack系統VMB(ValveManifoldBox)/VMP(ValveManifoldPanel)系統BulkGasSupplySystemCQC(ContinuousQualityControl)偵測器系統VertexMDA–紙帶式毒氣偵測器DragerDetector–電化學式毒氣偵測器半導體廠務系統簡介-化學供應系統化學供應系統一般化學品供應系統POU分配系統Slurry供應系統SC-1供應系統半導體廠務系統簡介-機電與附屬系統機電與附屬系統冰水系統PCW系統PV系統HV系統柴油供應系統天然氣供應系統一般空調系統半導體廠務系統簡介-無塵室系統無塵室系統MAU(Modularairhandlingunit)TT/HT(Temperature/Humidity)Exhaust(AEX,BEX,VEX,GEX)FFU(FanFilterUnit)FID(FlameIonizationDetector,揮發性有機廢氣分析設備,VOC,ACID)廠務監控系統設計廠務系統設計之目的提供製程設備適當的無塵室環境及中央供應系統水系統提供品質穩定並符合需求的去離子水供應廠務系統/ModuleTool電力系統提供穩定電力供應廠務系統/ModuleTool氣化系統提供品質穩定並符合需求氣體及化學品供應ModuleTool空調系統控制穩定的無塵室環境,包括溫度/溼度之穩定控制提供ModuleTool製程之後續處理,如廢水/廢液/廢氣提供未來擴充之空間與需求提供舒適之辦公環境廠務監控系統設計ModuleTool設計與需求Facility系統依據Tool/Facility設計功能建立功能需求表Facility依據設計功能設計設備建立設備需求表設備整體規劃與系統介面協調依據功能需求/設備設計I/O建立I/O需求MatrixA廠務監控系統設計監控規劃控制器架構,網路架構,圖控架構監控設計控制器程式設計,圖控程式設計,資料庫需求,報表規劃初步測試I/O點對點測試功能測試與驗證連動測試系統上線A廠務監控系統設計-設計例設計例特殊氣體供應系統(SpecialGasSupply)ModuleTool提供需求,由Central供應之氣體種類•本例以5%B2H6之需求為例Facility依據需求GasType設計系統功能,含LifeSafetySystem•此氣體供應系統包含主供應端備援•需監控氣瓶櫃/VMB之狀態•氣瓶櫃/VMB之Shutdown/Fault狀態,必須要有絕對之正確性•Tool點供應端需要壓力狀態,無須壓力值回傳•由主供應端,分配端,系統可供應八個Tool點•此氣體為毒性氣體,需要有偵測/連鎖安全機制設計廠務監控系統設計-設計例建立需求之氣瓶櫃/氣瓶架,VMB/VMP,偵測器設備•氣瓶櫃設計為雙供應端,•氣瓶櫃/VMB狀態監控採用通訊設計•需監控氣瓶櫃/VMB之Shutdown/Fault狀態,以硬體點設計•Tool點需要有PressureSwitch(PS)•依據Tool需求,建立VMB,每個VMB可供應8個Tool點•此系統為毒性氣體,需要使用VertexMDA偵測器•毒氣警報系統需要使用到LED顯示,蜂鳴器,警示燈,廣播系統,•緊急狀態需要及時發送簡訊至相關人員PHS建立I/OMatrix•依據氣瓶櫃/VMB需監控項目設計監控點位•氣瓶櫃/VMB之Shutdown/Fault狀態使用PLC之DI設計•Tool點之PressureSwitch採用通訊設計,有一個監控點廠務監控系統設計-設計例•毒氣偵測點位包含ToolExhaust點,無塵室環境點,VMBExhaust點,氣瓶櫃Exhaust點,VertexMDA之輸出連接到PLC,並提供通訊點可監測狀態•毒氣偵測連動需求需Shutdown上層供應端,被Shutdown之設備為氣瓶櫃,VMB,需要有DO點•毒氣系統連動需要推動廣播系統,有一個DO點•毒氣系統連動需要推動蜂鳴器,警示燈,有兩個DO點•緊急警報需要發送簡訊,需有通訊介面廠務監控系統設計-設計例監控規劃氣瓶櫃/VMB/TS/VertexMDA監控/簡訊發送系統需要Ethernet網路,•氣瓶櫃/VMB/TS/VertexMDA監控使用OPC介面整合•簡訊發送系統利用圖控與簡訊資料庫整合氣瓶櫃/VMB硬體點/各連動系統需要PLCDI/O點VertexMDA控制需要Profibus連線PLC架構設計為RedundantPLC系統直接與PA整合介面氣瓶櫃/VMB&TS/VertexMDA分別設計圖控畫面及流程畫面整合整體系統廠務監控系統設計-設計例監控設計PLC程式設計I/OServer設計/設定•PLC通訊設定•OPC通訊設定圖控程式設計AlarmLog資料庫設定工業用資料庫資料設定資料收集I/O點對點測試功能連動測試系統上線廠務監控系統設計分層架構【Level-0】設備層：包含了廠務各系統之相關設備,例如馬達、泵浦、閥、Detector、Sensor,…【Level-1】控制層：本層含括各類型的控制器,如PLC、MicroController、VFD、MMI、控制用PC【Level-2】監控層：當作控制器與圖控系統間之閘道與圖控系統用以提供使用者適當的操作介面,如I/OServer、SCADA、HMI【Level-3】管理層：用以管理整個廠務監控系統、儲存資料及與其他資訊系統之閘道伺服器廠務監控系統設計監控系統複聯2006/11/16頁面1SCADA與VIEW網路架構圖TT已兩條光纖網路連線,並各至少一組光纖,以進行兩對光纖TrunkingVIEW-1FMCSBackboneFMCSHubVIEW-2SCADA-2SCADA-1SystemHubController-1Controller-2Controller-3ATOPSerial2Ethernet廠務監控系統設計樹狀網路架構TTView2006/11/17頁面1樹狀網路架構圖W1_DI_S01F1_7700_F308AFMCSHubW1_DI_S01FMCS網段TTTTTTSystemRootHubControllerSystemBranchHubSystemBranchHubATOPHubControllerControllerControllerControllerControllerController系統網段廠務監控系統設計環狀網路架構2006/11/17頁面1環狀網路架構圖TTViewW1_DI_S01F1_7700_F308AFMCSHubW1_DI_S01FMCS網段ControllerSystemBranchHubController系統網段RingHubRingHubControllerControllerControllerRingHubRingHub廠務監控系統設計主要系統之監控架構水處理監控系統電力監控系統氣體監控系統化學監控系統MEP監控系統無塵室監控系統廠務系統自動化整合廠務系統整合規劃SiemensPLC採用Ethernet網路連線整合,利用ApplicomCard將PLC資料與上層圖控進行資料收集與交換,如水處理監控、氣體系統監控、化學系統監控、MEP系統監控、無塵室系統監控其他PLC,ABSLC-5