工業4.O和半導體制造業的發展

Ganesh Hegde

摘要：為滿足消費者對功能更豐富和性能更高的設備需求，半導體制造業需在資本設備方面進行大量投資，因而也導致競爭變得日趨激烈。為提高競爭力，芯片制造商正在采用工業4.0制造技術來實現更高水平的卓越運營。闡述工業4.0的含義，提供工業4.0在半導體晶圓廠環境下的應用示例，并說明應用材料公司如何驅動這一發展。

關鍵詞：工業4.0；半導體制造；晶圓廠；垂直整合；水平整合

1 工業4.0及智能制造

工業4.O的概念由德國政府首次提出，用以描述人工智能（AI）、大數據、云計算和工業物聯網（IIoT）等新技術所帶來的第四次工業革命。第一、二、三次工業革命的驅動因素分別是蒸汽和水力發電、電力使用、計算機技術（圖1）。

工業4.0概念的實現通常稱為“智能制造”，我們經常稱之為“智能工廠”。工業4.O的主要特點包括：

·制造系統的垂直整合。在工廠中，具有網絡連接的生產系統稱為信息物理生產系統（CPPS）。在工業4.0中，CPPS將被垂直整合和連接，以便使環境和價值鏈中的任何變化都能反映到制造過程中。

·跨企業和價值鏈實現水平整合。特點是特制造設備與合作伙伴、供應商、分包商等一起水平整合到價值鏈中。

·通過云、大數據、移動和AI/分析等新一代技術實現并加速整合。

2 半導體晶圓廠的整合

2.1 半導體品圓廠的垂直整合

首先，讓我們看一下半導體晶圓廠的垂直整合。如圖2所示，這涉及整合所有ISA-95層級。

ISA-95層級包括第0級（適用于包含所有傳感器和執行器的物理設備）到第4級，涵蓋各種企業業務系統。……