在半导体等先进工业中，生产往往面临在复杂设备环境下进行管理的挑战。在这些环境中，机械设备和系统高度专业化、相互关联，并且经常需要重新配置。
传统的制造执行系统（MES）在这样的环境中所面临的一个主要难题是：在不牺牲运行效率的前提下，适应动态的生产需求。复杂的设备场景通常涉及生产计划和资源分配的频繁变更。MES不仅需要平稳地管理这些转变，还必须确保设备在其限制范围内运行，并维持最佳性能。
这些挑战凸显了MES在适应性、可扩展性和集成能力方面不断发展的必要性，以满足现代制造环境的需求。
半导体多腔体设备问题
在半导体前段制造的一些关键工艺中，如沉积和刻蚀，机器通常配备多个腔体或处理模块，这些腔体可以被设置用于执行不同的工艺步骤。例如，在一台金属沉积设备中，可能有一个腔体用于沉积铜，另一个用于铝，再一个用于钛等。在每一个工艺步骤中，一片晶圆通常只会经过其中一到两个腔体，然后继续进入下一步的光刻或刻蚀流程。
这种腔体的多样性为生产操作带来了更高的灵活性，同一台设备可以被用于工艺流程中的不同阶段，适应于更高的产品混合度。这些机器可以同时处理来自不同批次、处于不同工艺阶段的晶圆，并分布在不同腔体中进行加工。
每个腔体的工艺配置（即用于哪种元素的处理）需要根据实际生产中对各种元素的需求来决定，以平衡在制品（WIP）并避免某些腔体出现瓶颈。
从某种程度上说，每个腔体都像是一个独立的工具，拥有自己的生产计划、派工调度和维护计划。
但另一方面，这些腔体仍然只是一个更大机器的一部分，该机器还包括所有的载片端口、传输模块和处理模块。这些腔体只能通过顶层的整机系统来使用，由该系统与操作员和外部系统进行交互，管理设备的作业队列，并执行对应的工艺配方流程。
在多腔体设备的场景中，MES 面临的一大挑战是：如何根据主设备的可用性以及其内部各个处理腔体模块的可用性来管理在制品。例如，如果铜沉积腔体出现故障，需要铜层处理的物料就必须被重定向到其他设备上。然而，主设备本身仍然是可用的，可以继续处理只需要钛或铝沉积腔体服务的物料。
这种基于设备子组件状态的派工规则的更高层次逻辑，在传统 MES 平台中常常是缺失或不够完善的，这就需要人工干预和手动调整在制品，严重削弱了 MES 在高效排产方面的能力。
MES 如何做得更好？
大多数通用型 MES 主要关注满足 80% 的常见使用场景。但实际上，这远远不够 — 未被满足的那 20% 的场景，往往就会显著阻碍生产效率，降低 MES 的性价比。
因此，MES 不仅要覆盖大多数行业通用的典型场景，还应具备良好的灵活性，能够轻松扩展以适应特定工厂的需求，而无需高昂的定制成本。
凯睿德制造 MES 的最新版本就提供了针对多腔体设备集群和批次设备场景的专门管理、派工和追踪功能。原本系统已经能够很好地支持各类独立设备与线体式生产设备场景，新的版本是原功能基础上的扩展。欢迎垂询了解更详细的内容。
