无线传感器网络简化了半导体制造工厂的操作

半导体晶圆制造设施(“晶圆厂”)经过精心管理，以最大限度地提高正常运行时间、产量和吞吐量。工厂运营团队一直在寻找新的方法，以使生产过程的效率提高哪怕只有百分之一(见图1)。

在硅谷的一家晶圆厂，超过175个专用气瓶被用于晶圆制造过程。这些气瓶必须受到严密监控，以确保不间断供应。计划外的气体供应中断将导致数十万美元的晶圆报废、收入损失和不可接受的产品出货延迟。为了避免停机，技术人员每天三次手动记录fab中每个气瓶的压力。这种手动过程很容易出现人为错误，维护成本也很高。

这通常是手工完成的，因为在晶圆厂的通信线路既昂贵又不切实际。气瓶分布在整个设施中，并且，对于大多数气瓶来说，附近没有交流插座或以太网插座。出于安全考虑，该建筑由混凝土墙建造，因此安装新电线的成本令人望而却步。此外，安装电力和通信电线的大型建设项目会扰乱制造过程，导致工厂停机。

无线网状网络作为一种解决方案

为了避免施工和停机时间，部署了一个32微米的无线网状网络来监测煤气库中的气体压力(见图2)。每个节点都由一对锂离子电池供电，电池寿命约为8年;安装网络时不需要额外的布线和不必要的停机时间。

尽管是金属结构和混凝土结构，但晶圆厂的网络已被证明是极其可靠的。截至本文撰写时，该网络已连续运行80多天，已传输超过2600万次数据读取，可靠性为99.99999%。这比高可用性通信和计算机系统所期望的严格的“5个9”可靠性要好100倍。

在储气罐中，每个钢瓶都测量了储气罐压力和调节压力，这些读数通过网状网络传输到中央监控系统。每个网格节点都连接到一对圆柱体上，并通过无线网格网络将读数发送到大楼另一端的web服务器上。位于控制室的工厂现场管理软件工具显示实时读数并自动计算运行速度，以建立定期的钢瓶更换计划(见图3)。此外，如果钢瓶在更换计划之前达到低水平，则设置低压阈值，以提醒设施技术人员。警报通过互联网消息全天候显示在控制室监视器上。

实时数据优化生产和资产

通过使用实时气体消耗率，技术人员可以预测何时需要更换气瓶，从而减少由于过早更换气瓶而导致的未使用气体的浪费。其好处不仅限于日常运营效率。通过集中收集气体使用数据，并使其易于提供给工厂管理，该系统能够进行趋势分析，通过将读数与特定半导体晶片厂工艺和几何图形相关联，进一步确定简化工厂操作的机会。这有助于在需要时优化晶圆厂产能增长。

“效率的提高完全证明安装网格气瓶监测网络是合理的。因此，我们计划在整个工厂扩展这种无线网状系统，以进一步提高我们的运营效率，”Linear Technology首席运营官(COO) Alex McCann说。

无线网状网络旨在简化制造操作，监测气瓶使用情况，并将实时读数传递给工厂管理软件。该数据可以快速准确地估计燃气使用量，确保及时补充，减少停机时间和燃气浪费。数据点被记录并用于辅助容量规划。

对于半导体晶圆设备来说，优化正常运行时间和提高运行效率可以提高产量。为了实现这一点，安装必须是无损的，适合现有的空间限制，并在金属和混凝土结构中可靠地工作。

罗斯于Linear Technology, Dust Networks Products，产品营销经理;恩里克Aceve年代,线性科技公司远程办公设施经理。由主编埃里克·艾斯勒编辑，石油与天然气工程，eeissler@cfemedia.com．

关键概念

• 来自网状网络的数据可以快速准确地估计燃气使用量，确保及时补充，减少停机时间和浪费燃气。
• 对于半导体晶圆设备来说，优化正常运行时间和提高运行效率可以提高产量。

考虑一下这个

无线网状网络可以取代传统的物理电线或电缆，这将消除施工或任何相关的停机时间。你的工厂能从无线网状网络中获益吗?

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