반도체 FAB의 자동화 물류 시스템을 위한 다중해상도 모델링 방법

이관우,송시용,박상철 한국시뮬레이션학회 2023 한국시뮬레이션학회 논문지 Vol.32 No.2

In this study, we propose a multi-resolution modeling method for the automated material handling system in semiconductor FABs. Discrete-event simulation is a crucial tool for experimenting and solving decision-making problems in the semiconductor industry. However, when both the production and logistics systems of semiconductor FABs are modeled together, simulation speed can become slow. To address this issue, we suggest a method that uses high-resolution and low-resolution models simultaneously to create a model of FAB’s automated material handling system. By inheriting the logistics system characteristics extracted from the high-resolution model into the low-resolution model, we can obtain an FAB automated material handling system model with high simulation speed and accuracy. We verified the efficiency of our proposed method through simulation case studies using SMT2020 and SMAT2022 testbeds. Our proposed multi-resolution modeling method is expected to make an important technical contribution to improving the efficiency and accuracy of semiconductor FAB simulation. 본 연구에서는 반도체 FAB의 자동화 물류 시스템에 대한 다중해상도 모델링 방법을 제안한다. 이산사건 시뮬레이션은 반도체 산업 분야에서 중요한 도구로 활용되고 있지만, 반도체 생산 시스템과 물류 시스템을 함께 모델링하면 시뮬레이션 속도가 느려지는 문제점이 있다. 본 연구에서는 이러한 문제를 극복하기 위해, 고해상도 모델과 저해상도 모델을 동시에 사용하여 FAB의 자동화 물류 시스템에 대한 모델을 생성하는 방법을 제안한다. 고해상도 모델에서 추출된 FAB의 물류 시스템 특성을 저해상도 모델에 상속함으로써, 높은 시뮬레이션 속도와 높은 정합성을 갖는 FAB의 자동화 물류 시스템 모델을 획득할 수 있다. 본 연구에서는 SMT2020, SMAT2022 테스트배드를 활용한 시뮬레이션 사례 연구를 통해 제안된 방법의 효율성을 입증하였다. 이를 통해 제안된 다중해상도 모델링 방법이 반도체 FAB 시뮬레이션의 효율성과 정확성을 향상할 수 있는 중요한 기술적 기여할 것으로 기대된다.

반도체 공급망 안보의 국제정치: 미국의 ‘Fab4(Chip4)’ 제안의 시사점

윤정현 세종연구소 2023 국가전략 Vol.29 No.1

In recent years, the United States has been spurring the reorganization of its semiconductor supply chain centered on its own country through security considerations, even if it takes a huge cost burden, and is trying to implement it through the formation of Fab4 with Korea, Japan and Taiwan. This study argues that the Fab 4 initiative of the United States should be understood not only as a matter of competitive advantage of specific technologies or reorganization of partnerships, but also in a new geopolitical context in which technology-economy-security is closely combined. When reorganizing the supply chain around Fab 4, Korea needs strategic consideration in line with its context. ‘Strengthening the super-gap strategy in the field of technology superiority’, ‘Utilizing Fab4 as a means of protecting against external threats’, ‘Exercising strategic flexibility in the process of reorganizing the GVC-RVC-TVC supply chain’, and ‘Avoiding excessive security discourse and balancing economic and security’ will be an option to secure Korea's national interests in the uncertainty of supply chain reorganization. 최근 미중 전략경쟁이 촉발한 탈세계화 흐름과 반도체 산업의 진영화는 효율성에 기반한 기존 글로벌 공조체제의 해체를 가속화하고 있다. 특히 반도체 패권경쟁은 미중 전략경쟁 전면의 핵심이슈로서, 글로벌 공급망 재편과 동맹‧협력 네트워크의 새로운 구조를 형성 중이다. 최근 미국은 막대한 비용 부담을 감수하더라도 안보적 고려를 통한 자국 중심의 반도체 공급망 재편에 박차를 가하고 있으며, 한국, 일본, 대만과의‘Fab4’결성을 통해 이를 실천하려 하고 있다. 본 연구는 미국의 Fab 4 제안을 단순히 특정 기술의 경쟁우위나 협력관계 재편의 문제만이 아닌, 기술-경제-안보가 밀접히 결합된 새로운 지정학적 맥락에서 이해해야함을 주장한다. 특히, 미중 전략경쟁 시대의 사활적 쟁점이 되고 있는 반도체 공급망 재편 이슈가 가진 기회와 도전 요인을 살펴보고 참여국들의 대응전략에 나타난 시사점을 도출하고자 하였다. 향후 Fab 4 중심의 공급망 재편 시, 한국은 우리의 포지셔닝에 부합하는 전략적 고려가 필요하다. “기술우위 분야의 초격차 전략 강화”, “외부 위협으로부터 보호장치로서 Fab4 활용”, “GVC-RVC-TVC 공급망 재편 과정에서 전략적 유연성 발휘”, “과잉안보화 담론 지양 및 경제와 안보의 균형적인 시각 견지”는 공급망 재편의 불확실성 속에서 국익 확보를 위한 선택지가 될 것이다.

시뮬레이션 기반 반도체 포토공정 스케줄링을 위한 샘플링 대안 비교

윤현정,한광욱,강봉권,홍순도 한국시뮬레이션학회 2023 한국시뮬레이션학회 논문지 Vol.32 No.3

반도체 제조라인(FAB)은 복잡하고 불확실한 운영환경에서 작동하는 대규모의 제조시스템 중 하나로 반도체 설비 운영을 담당하는 엔지니어들은 직관적이고 신속한 공정 스케줄링을 위해 가중치 기반 스케줄링을 널리 사용하고 있다. 가중치 기반 스케줄링에서 가중치 결정은 FAB 성능에 큰 영향을 미치므로 엔지니어들은 가중치 최적화를 위하여 시뮬레이션 기반 의사결정을 활용할 수 있다. 그러나 대규모 시뮬레이션은 많은 실험 비용을 요구하기 때문에 효과적인 의사결정을 위해서 신중한 실험설계가 요구된다. 본 연구에서는 적은 시뮬레이션 실행 내에서 효율적인 스케줄링을 도출하기 위해 세 가지 샘플링 대안 (i.e., Optimal latin hypercube sampling(OLHS), Genetic algorithm(GA), and Decision tree based sequential search (DSS))에 대한 비교연구를 수행하였다. 시뮬레이션 실험을 통해 세 가지 대안이 단일 규칙보다 우수한 성능을 보였고, 그중 GA와 DSS가 최적화를 위한 효과적인 대안이 될 수 있음을 확인하였다. A semiconductor fabrication facility(FAB) is one of the most capital-intensive and large-scale manufacturing systems which operate under complex and uncertain constraints through hundreds of fabrication steps. To improve fab performance with intuitive scheduling, practitioners have used weighted-sum scheduling. Since the determination of weights in the scheduling significantly affects fab performance, they often rely on simulation-based decision making for obtaining optimal weights. However, a large-scale and high-fidelity simulation generally is time- intensive to evaluate with an exhaustive search. In this study, we investigated three sampling methods (i.e., Optimal latin hypercube sampling(OLHS), Genetic algorithm(GA), and Decision tree based sequential search(DSS)) for the optimization. Our simulation experiments demonstrate that: (1) three methods outperform greedy heuristics in performance metrics; (2) GA and DSS can be promising tools to accelerate the decision-making process.

패스트트랙 환경에서 FAB신축을 지원하는 BIM기반 AR 시스템 개발

이상원,이광수,최성인,류성찬,박정서 한국BIM학회 2022 KIBIM Magazine Vol.12 No.4

New Fabrication Facility (FAB) construction is performed with Building Information Modeling (BIM) based design. The BIM design data keep updated during the FAB construction. To improve fast-track construction management, a Fabrication Facility Augmented Reality (FABAR) was developed. This study introduces a FABAR system development process and shows performance evaluation results of the FABAR prototype system. The FABAR is implemented with three major modules: Augmented Reality (AR) visualization unit (Room-box) to transfer big BIM data to AR data, AR registration and tracking unit to match AR with real scape and to keep AR coordination in real, and AR data management unit to enhance usability. The prototype performance results were as follows: visualization of design BIM data via AR within 24 hours, precise AR registration and tracking registration, and appropriate usability to support FAB construction management at site. The results indicate that the FABAR is applicable for FAB construction management. Especially, the BIM data transformation method using Room-box in this study signifies a new construction management approach using fluctuating BIM design data in the fast track construction condition.

Direct 반송방식에 기반을 둔 300mm FAB Line 시뮬레이션

이홍순,한영신,이칠기,Lee, Hong-Soon,Han, Young-Shin,Lee, Chil-Gee 한국시뮬레이션학회 2006 한국시뮬레이션학회 논문지 Vol.15 No.2

현재 반도체 산업은 200mm 웨이퍼에서 300mm 웨이퍼 공정으로 기술이 변화하고 있다. 300mm 웨이퍼 제조업체들은 Fabrication Line (FAB Line) 자동화를 비용절감 실현의 방책으로 사용하고 있다. 또한 기술의 확산, 시장 경쟁력의 격화 등으로 생산성 향상에 의한 원가절감이 반도체 산업 성장의 근본요인이 되고 있다. 대부분의 반도체 업체들은 생산성을 높이기 위해 average cycle time을 줄이는데 총력을 기울이고 있다. 본 논문에서는 average cycle time을 줄이는 데 중점을 두고, 300mm 반도체 제조공정을 시뮬레이션 하였다. Production environment of semiconductor industry is shifting from 200mm wafer process to 300mm wafer process. In the new era of semiconductor industry, FAB (fabrication) Line Automation is a key issue that semiconductor industry is facing in shifting from 200mm wafer fabrication to 300mm wafer fabrication. In addition, since the semiconductor manufacturing technologies are being widely spread and market competitions are being stiffened, cost-down techniques became basis of growth. Most companies are trying to reduce average cycle time to increase productivity and delivery time. In this paper, we simulated 300mm wafer fabrication semiconductor manufacturing process by laying great emphasis on reduce average cycle time.

캐리어를 이용한 낱장 웨이퍼이송시스템에 관한 연구

고현준(Hyun-Jun KO),이동헌(Dong-Heon LEE),김종형(Jong-Hyung KIM) 대한기계학회 2008 대한기계학회 춘추학술대회 Vol.2008 No.5

A study of semiconductor manufacturing equipment and with the fact that regarding a wafer transfer system, when in the study it follows in order to load one funeral wafer with horizontality the load department which is prepared In order to do transportation direction of the minute description wafer steering the steering department which is prepared, The minute description wafer is transported, in order to do the drive the drive department which is prepared And minute description load it will call on top and it will load and the minute description steering department will be prepared to a lower part, the minute description drive it will call and attaches and the base frame department which it supports The technique it will be able to improve the civil official efficiency of the wafer transfer which is smooth in order to include and wafer transfer system.