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发布日期：2022-09-18 05:25:20 点击次数：
（１．中国科学院沈阳自动化研究所，辽宁沈阳１１００１６； ２．中国科学院研究生院，北京１０００４９； ３．无锡中科泛在信息技术研发中心有限公司，江苏无锡２１４１３５）
摘要：根据半导体封装生产线的实际情况和特点，在现有的动态调度方法研究的基础上，针对不同类型的加工机器和 生产需求等情况进行分析，对半导体封装生产线的动态调度方法进行研究，并结合离散系统仿真技术和系统仿真平台 ＥｘｔｅｎｄＳｉｍ建立仿真模型，通过仿真结果得出生产线的主要生产性能参数。通过比较分析从而得出综合调度策略，改善和 提高了半导体封装生产线的生产性能。应用实践表明，提出的仿真方法对于研究半导体封装生产线的调度问题是可行并 且有效的。 关键词：仿真；建模；ＥｘｔｅｎｄＳｉｍ；半导体封装生产线；动态调度 中图分类号：ＴＨｌ６；ＴＰ３９１ 文献标识码：Ａ 文章编号：１００１—３９９７（２０１４）０ｌ一０２６５—０４
Ｔｈｅ Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｏｆ ＥｘｔｅｎｄＳｉｍ Ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ ｉｎ ｔｈｅ Ｓｔｕｄｙ ｏｆ Ｄｙｎａｍｉｃ Ｄｉｓｐａｔｃｈｉｎｇ Ｒｕｌｅ ｆｏｒ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ Ｐｒｏｄｕｃｔ Ｌｉｎｅ
（１．Ｓｈｅｎｙａｎｇ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ ｏｆＡｕｔｏｍａｔｉｏｎ，Ｃｈｉｎｅｓｅ Ａｃａｄｅｍｙ ｏｆＳｃｉｅｎｃｅｓ，Ｌｉａｏｎｉｎｇ Ｓｈｅｎｙａｎｇ
２．Ｇｒａｄｕａｔｅ Ｓｃｈｏｏｌ ｏｆ ｔｈｅ Ｃｈｉｎｅｓｅ Ａｃａｄｅｍｙ ｏｆ １１００１６，Ｃｈｉｎａ；
３．Ｗｕｘｉ ＣＡＳ Ｕｂｉｑｕｉｔｏｕｓ Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｒ＆Ｄ Ｃｅｎｔｅｒ Ｃｏ．，Ｌｔｄ．，Ｊｉａｎｇｓｕ Ｗｕｘｉ ２１４１３５，Ｃｈｉｎａ）
ｌｉｎｅ，ｉｔ ａｎａｌｙｚｅｓ ｔｈｅ ｓｉｔｕａｔｉｏｎｓ ｉｎ ｃａｓｅ
ｔｈｅ ｐｒｏｄｕｃｔｓ’ｑｕｅｕｉｎｇ ｒｕｌｅ．Ｔｈｅｎ ｇｅｔｔｉｎｇ
ｔｈｅ ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ ｒｅｓｕｌ拈．Ｔｈｒｏｕｇｈ ｃｏｍｐａｒａｔｉｖｅ ａｎａｌｙｓｉｓ ｉｔ
ｌｉｎｅ． Ｐｒｏｄｕｃｔ Ｌｉｎｅ；Ｄｙｎａｍｉｃ Ｓｃｈｅｄｕｌｉｎｇ
Ｗｏｒｄｓ：Ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ；Ｍｏｄｅｌｉｎｇ；ＥｘｔｅｎｄＳｉｍ；Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ Ａｓｓｅｍｂｌｙ
作为技术密集、资金密集的高技术产业，半导体制造业已被 公认为当今最复杂的制造过程之一闭。半导体生产线不确定性、多 重人、混合加工、设备负载不均衡等明显区别于其他制造业的显 著特点，通常需用到几百台设备，上百道甚至千余道加工工序，其 控制与调度问题引起学术界与工业界的普遍关注Ｉ”Ｉ。 生产调度是生产管理的核心内容和关键技术，其任务是在 企业车间有限的资源约束下，确定工件在相关设备上的加工顺序 和加工时间，以保证所选定的生产目标最优。半导体生产线的调 度策略的好坏与生产线设备的利用率、产品的加工时间和生产线 的效率等密切相关。对一组任务可能存在几种调度方案，如何确
来稿日期：２０１３—０７—０４ 基金项目：国家科技重大专项（２０１ １ＺＸ０２６０１－００５）
定调度方案的优劣就需要计算机仿线ｌ。另外，由于半导体 封装生产线的产品工序繁多，对设备的高利用率和特殊的可重入 的流程特点，在改变生产线的运作之前，为了降低风险和成本．对 重大的改进进行模拟是很有必要的１７一。通过计算机仿真，可以对 生产线的设备使用率、生产效率、调度规则的影响、生产瓶颈等多 个问题进行深入研究。基于以上分析，介绍使用了ＥｘＴＥＮＤＳＩＭ 作为建模仿真实验平台，它是由国外某公司开发的可对离散和连 续时间系统仿真的高灵活性、高可扩展性，高性能价格比的优秀 仿真平台，由于其具有可编程性和与数据库的接口，具有高度的 柔韧性和扩展性，使其在半导体和集成电路制造领域得到了广泛 的应用。在建模中，根据半导体封装生产线的特点，考虑了加工工
作者简介：王玉，（１９７７一），女，辽宁捌晚人，高级工程师，在读研究生，主要研究方向：生产调度、制造过程建模与仿线一），女，辽宁沈阳人，副研究员，硕士生导师，主要研究方向：生产调度与优化、复杂系统建模与性能评价
件的工艺路线、设备程序加工时间、设备产能、以及工件的运输时 间等问题，同时为了提高仿真的真实性，对不同的加工机器、不同 的产品类型所带来的各种特殊情况分别进行处理，使仿真对半导 体生产线具有实际的指导意义。
期等属性以及仿真所采用的动态调度规则，得出工件的组批规则 和各批工件各自的加工优先级。
由于半导体封装生产线具有混合加工方式的特点，不同类 型的工件可能同时进入同一台加工设备，因此非批处理加工设备 又主要分为两种不同的类型： （１）在加工工件的类型变化时需要进行改机的设备； （２）不需要进行改机即可加工不同类型的工件的设备。 对于含改机情况的加工设备，在建模过程中需要增加一个 工件类型和封装外形的判别机制，这个判别过程不花费时间，仅 在需要改机的情况下有条件的在工件的加工时间上增加一个改 机时间，以达到真实仿真的目的。 职Ｌａｓｔ＿ｐｒｏｄｕｃｔＴｙｐｅ＝
ＥｘｔｅｎｄＳｉｍ建模仿真工具来对其进行建模和仿真。通过系统仿真 的方法建立模型，综合考察多批量的半导体封装生产线的产品的 调度策略以及机器设置时间控制调度策略，并根据生产线的主要 性能指标来考察和分析采取不同的调度策略得出的不同的生产 性能［５１。
工的工件一些相互区别的属性，主要包括如下几个屙Ｉ生：ｈｒ－所属 生产任务；Ｓｔａｒｔ—开始加工时间；Ｅｎ（卜完成加工时间；Ｒｅｍａｉｎｉｎｇ－－
式中：Ｌａｓｔ＿＿ｐｒｏｄｕｃｔＴｙｐｅ－－Ｊ二－－个进行加工的工件类型；
ｐｒｏｄｕｃｔＴｙｐｅ—缓冲区内的工件类型。 （３）其他辅助设置 在建模仿真过程中，为了使仿真能够具有真实性以及仿真 的可操作性，除了各个加工设备以及产品的属性的设置之外，对 加工过程中工件在各道工序之间的运输时间等细节也需要进行 考虑IM电竞APP。
的加工时间；Ｐｒｉｏｒｉｔ，一口工优先级；Ｑｕａｎｔｉｔｙ—该批次所含工件数
量；Ｐｒｏｄｕｃｔ Ｔｙｐｅ一工件类型；Ｐｒｏｃｅｓｓ Ｓｔｅｐ＿－力Ⅱ工工序。 由于半导体封装生产线的加工过程中通常一个批次中所包 含的工件数量巨大，达到几千个甚至上万个的规模，为了提高仿 真的效率和真实性，我们在仿真过程将一定数量的工件视为一个 加工任务（Ｌｏｔ），这样一个加工批次就可以形成Ⅳ个加工任务，同 时加工时间则为该任务中所有工件的加工时间之和。
ＥｘｔｅｎｄＳｉｍ具有可编程性的特点，同时它提供了Ｅｘｃｅｌ和数 据库的接口，可以处理大量的系统数据信息，给生产性能分析提 供了便利的资料。 数据库信息读取及输出的关键代码如下所示：
另外，在仿真过程中，根据不同的动态调度规则以及工件的 类型、加工时间、交货期等属性的差别，对不同的工件赋予不同的 加工优先级，这对不同工件的加工进度和生产线的生产效率等仿 真结果产生重大影响，对评判调度规则的优劣提供重要的标准。
／，先清空生产计划表格Ｓｃｈｅｄｕｌｅ ａ＝ＤＢＤａｔａｂａｓｅＧｅｔｌｎｄｅｘ（“Ｄａｔａｂａｓｅ １”）： ｂ＝ＤＢＴａｂｌｅＧｅｔＩｎｄｅｘ（ＤＢＤａｔａｂａｓｅＧｅｔｌｎｄｅｘ（“Ｄａｔａｂａｂｅ ｌ”），”
Ｐｒ／ｏｒ／ｔｙ＝２√｛（』Ｍ动态调度则）±（ｄ×Ｒｅｍａｉｎｉｎｇ）±（届×Ｄｅｌａｙ）
生产设备的设置 半导体封装生产线一般有几十到几百台设备。这些设备的 特点不尽相同，它们之间关系错综复杂，如果不能有效地对这些 设备群进行划分，那么所建模型的性能将受到很大影响，同时对 模型的分析也将显得复杂，而模型仿真结果也缺乏实际指导性。 根据设备生产加工的特点主要分为以下三类，在建模过程中对它 们采取不同的方法以便得到更为线）批处理加工设备的设置 在建模过程中，批处理加工设备的设置是在综合考虑批加
ＲｕｎＳｉｍｕｌａｔｉｏｎ（ＦＡＬＳＥ）； ／／显示生产计划调度结果 ＤＢＤａｔａｂａｓｅＯｐｅｎＶｉｅｗｅｒ（ＤＢＤａｔａｂａｓｅＧｅｔｌｎｄｅｘ（“Ｄａｔａｂａｓｅ
实例利用ＥＸＴＥＮＤＳＩＭ仿真软件，建立一个生产流程模型。 这个生产流程有七道工序，分别是：划片、划片检查、装片、预固 化、装片固化、内Ｑｃ、键合。其中划片、装片、键和这三道工序包含 多台不同的机器，它们分别可以加工一种或者多种类型的工件， 预固化和装片固化这两道工序的机器为批处理加工机器１９１。整个 生产线所示。
的工件加工情况的基础上进行的，批加工设备的设置关键在于工 件的组批规则。首先通过获取其上游设备、下有设备以及本身的 等待加工的工件的队列长度，然后结合待工件的工件类型、交货
通过ＥＸＴＥＮＤＳＩＭ仿真软件进行计算机仿真，考察了几个 在半导体行业中研究较多的动态调度方法，如表２所示。另外，通
过仿真得出各调度对生产性能的影响特点，比较分析后得到优化 的策略ＯＤＲ（Ｏｐｔｉｍａｌ 能。
Ｓｅｒｖｅ按照在制品到达机器的先后顺序，先来先处理 （ＦＣＦＳ） 在生产线中，当在制品类型变化时，机器通常需要进行重
新配置，这个重新配置时间成为设置时间（ｓｅｔｕｐｔｉｍｅ）。ＭＳ 将高优先级赋予在缓冲内的工序设置时间的较短的在制 品，对于同一机器，低优先级的缓冲中的产品必须等到高 优先级缓冲中的产品全部处理完毕之后，才开始处理。
在加工过程中，由于加工的产品的类型或者封装外形的不 同，所走过的工序流程不尽相同。有些机器和步骤会被跳过，有些 机器则会重复进入。具体的不同品种的加工工序，如表１所示。 为了验证调度方法的有效性，通过模型的运行对不同的调 度方法进行评价，需要一个统一的标准。根据模型仿真目标，定义 统计性能参数如下，便于进行仿线）生产线）生产线 Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ 产品
的产品等到高优先级缓冲中的产品全部处理完毕之后， 才开始处理。 按照工序顺序标识缓冲，ＦＢＦＳ将高优先级赋予工序在后
对半导体封装生产线分别采取以上各种动态调度方法的情 Ｄ。划片划检装片装片装固内Ｑｃ键合内ＱＣ
件的平均队长，如表４所示。从表３的数据中，我们可以发现，在 与调度方法ＦＣＦＳ比较中，ＦＢＦＳ和ＬＢＦＳ的调度方法对生产线划片划检装片预固化装片装固内Ｑｃ键合内ＱＣ
性能影响较小，而ＭＳ和ＬＤＳ则对生产线的性能有较为明显的改 善，其中ＭＳ可以有效的缩短加工时间、工件的排队队长和控制
仿要是通过对实际的半导体封装生产线进行建模，对 生产线的生产能力状况等方面进行仿真研究，并通过对所建立的 生产线仿真模型加载不同的调度算法，通过对生产线在采用不同
Ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ Ｉｎｄｉｃａｔｏｒｓ ｆｏｒ Ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ Ｌｉｎｅ 性能指标
投料策略冀 Ｃ（ｍｔ掣ｅＩ（／Ｐｌｋｒ０Ｗ（ Ｎ一黑总（’ｈ／ｔｏ ｃｕｄＬ（／ｏｒＰ（ＥＰ Ｔｉｍｅ）Ｅ洁：羔篙）、ｉ蒜葛蒜５
状况下生产线的的生产性能的状况； （２）对同一生产线模型分别加载不同的调度算法，并分别对 这些采用了不用算法的模型进行仿真研究；
［２］方明，乔非，刘文胜．半导体生产线建模及其仿真若干关键技术研究一 基于Ｓｉｍｕｌ８建模仿真软件［Ｊ］计算机工程与应用，２００６，４２（１）：
（ＦａｎｇＭｉｎｇ，ＱｉａｏＦｅｉ，ＬｉｕＷｅｎ—ｓｈｅｎｇ．Ｓｔｕｄｉｅｓｏｆｋｅｙｉｓｓｕｅｓｉｎ
ａｎｄ ｍｏｄｅｌｉｎｇ ｏｆｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ ｌｉｎｅ—ｂａｓｅｄ
［Ｊ］ｃｏ”ｐｕｔｅｒＥ“ｇｉｎｅｅｒｉｎｇａｎｄＡｐｐｌｉ（・ａｔｉｏｎｓ，２００６，４２（１）：１８７—１８９．） ［３］王中杰．离散事件仿真及其在半导体生产线建模中的应用［Ｊ］．系统仿 线．
ｍｏｄｅｌｉｎｇ ｏｆ ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇ
Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，２００５，１（３）：１７３－１７６．） ［４］何伟，倪妍婷，李敬敏．半导体封装测试生产规划辅助平台的研究［Ｊ］
因此，我们在对仿真结果进行综合分析得出各个动态调度 方法在改善生产线性能的优劣之后，根据生产线的特点吸取ＭＳ 和ＬＤＳ分别在改善各个主要生产性能方面的优势，得出一种优 化的调度方法ＯＤＲ，并将ＯＤＲ应用于仿真模型中，其仿线所示。我们可以发现，采用ＯＤＲ调度方法之后生产线上各 设备的在制品数量较为合理，排队队长与其他各调度方法相比具 有明显的改善，能够比较充分的利用生产线的加工能力，因此生 产线的整体生产性能较好。 表５调度方法００Ｒ下生产线 Ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ Ｌｉｎｅ Ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ ｏｆ
（Ｈｅ Ｗｅｉ．Ｎｉ Ｙａｎ－ｔｉｎｇ，Ｌｉ Ｊｉｎｇ－ｒａｉｎ．Ｓｔｕｄｙ
ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ ｐｌａｎｎｉｎｇ ｆｏｒ ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ ａｓｓｅｍｂｌｙ ａｎｄ ｔｅｓｔ Ｄｅｓｉｇｎ＆Ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｅ．２０１ １（１０）：２６３－２６５．）
［５］王晓峰，谷寒雨．一种改进的半导体生产线批处理机调度策略研究［Ｊ］． 计算机集成制造系统，２００７，１３（６）：１１１５—１１２０． （ＷａｎｇＸｉａｏ－ｆｅｎｇ，ＧｕＨａｎ—ｙｕ．Ｉｍｐｒｏｖｅｄ
ｔｏｏｌｓ ｉｎ ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ ｗａｆｅｒ ｓｃｈｅｄｕｌｉｎｇ ｓｔｒａｔｅｇｙｆｏｒｂａｔｃｈｉｎｇ
ＯＤＲ Ｓｃｈｅｄｕｌｉｎｇ Ｍｅｔｈｏｄ 性能指标 各设备上排队工件的平均队长／Ｌｅｔ
［６］李莉，乔非．姜桦．半导体生产线动态调度方法研究［Ｊ］计算机集成制 造系统，２００４，１０（８）：９４９－９５４．
ＣＴ／ｈ（ｂＰＥｔ，｝ｌ／）ＯＤＲ／％（ＮＩＷ｜ｏｔ／｝ｌＩＰ／）划片装Ｍ２片１
［７］李莉，乔非，吴启迪．半导体生产线批加工设备调度规则［Ｊ］系统仿线 ０．０ｌｌ
（１，ｉ Ｌｉ，Ｑｉａｏ Ｆｅｉ，Ｗｕ Ｑｉ－ｄｉ．Ｓｃｈｅｄｕｌｉｎｇ ｒｕｌｅ ｆｏｒ ｂａｔｃｈ ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ ｍａｃｈｉｎｅｓ
ｏｆ ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒｗａｆｅｒｆａｂｒｉｃａｔｉｏｎ ｆａｃｉｌｉｔｉｅｓ［Ｊ
半导体制造业正面临着全球范围内的竞争，缩短加工周期， 提高生产率、资源利用率与准时交货率是每个企业都迫切需要解 决的问题，这就要求使用优化与调度方法对有限的资源在生产活 动中进行最优分配，实现在某种程度上能真正动态地对当前的生 产状况做出响应IM电竞APP。 通过仿真获得具有生产指导意义的调度方案对提高半导体 制造生产线性能具有重要意义。我们依据某公司的实际需求，根 据半导体封装生产线自身的特点，基于ＥｘｔｅｎｄＳｉｍ仿真建模具， 建立了半导体生产线的仿真模型。提出综合考虑产品的排队策略 和机器控制的调度策略并进行模型分析和比较出新的凋度策略 提高了半导体制造系统的生产性能指标。
［８］顾华平，莫锦秋．仿真技术在半导体生产调度中的应用［Ｊ］机械与电 子，２００５（２）：６８—７０．
（Ｇｕ Ｈｕａ—ｐｉｎｇ．Ｍｏ Ｊｉｎ—ｑｉｕ．Ｔｈｅ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｏｆ ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ｉｎ
Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ，２００５（２）：６８—７０．） ［９］乔非，许潇红，方明．半导体品圆生产线调度的性能指标体系研究［Ｊ］ 同济大学学报：自然科学版，２００７，３５（４）：５３７—５４２． （Ｑｉａｏ
ｓｃｈｅｄｕｌｉｎｇ ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ ｗａｆｅｒ ｐｒｏｄｕｃｔ ｅｒｓｉｔｙ：Ｎａｔｕｒａｌ
［Ｉ］王中杰，吴启迪．半导体生产线控制与调度研究［Ｊ］．计算机集成制造系 统．２００２（８）：６０７—６１
［１０］秦天保，王岩峰．面向应用的仿真建模与分析—使用ＥｘｔｅｎｄＳｉｍ［Ｍ］． 第２版．北京：清华大学出版社，２０１ １． （Ｑｉｎ Ｔｉａｎ—ｈａｏ，Ｗａｎｇ Ｙａｈ—ｅｎｇ．Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ－Ｏｒｉｅｎｔｅｄ
（Ｗａｎｇ Ｚｈｏｎｇ－ｊｉｅ，Ｗｕ Ｑｉ—ｄｉ．Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ ｌｉｎｅ ｃｏｎｔｒｏｌ ａｎｄ ｓｃｈｅｄｕｌｉｎｇ［Ｊ］．Ｃｏｍｐｕｔｅｒ
Ａｎａｌｙｓｉｓ－－ＥｘｔｅｎｄＳｉｍ［Ｍ］．Ｖｅｒｓｉｏｎ ２．Ｂｅｉｊｉｎｇ：ＴｓｉｎｇｈｕａIM电竞APP
