半导体的制造方法精品(七篇)

序论：写作是一种深度的自我表达。它要求我们深入探索自己的思想和情感，挖掘那些隐藏在内心深处的真相，好投稿为您带来了七篇半导体的制造方法范文，愿它们成为您写作过程中的灵感催化剂，助力您的创作。

篇(1)

关键词：半导体；光刻；图形；薄膜；沉积

DOI：10.16640/ki.37-1222/t.2016.11.038

0 引言

人来研究半导体器件已经超过135年[1]。尤其是进近几十年来，半导体技术迅猛发展，各种半导体产品如雨后春笋般地出现，如柔性显示器、可穿戴电子设置、LED、太阳能电池、3D晶体管、VR技术以及存储器等领域蓬勃发展。本文针对半导制造技术的演变和主要内容的研究进行梳理简介和统计分析，了解半导体制造技术的专业技术知识，掌握该领域技术演进路线，同时提升对技术的理解和把握能力。

1 半导体技术

半导体制造技术是半导体产业发展的基础，制造技术水平的高低直接影响半导体产品的性能及其发展。光刻，刻蚀，沉积，扩散，离子注入，热处理和热氧化等都是常用的半导体制造技术[2]。而光刻技术和薄膜制备技术是半导体制造技术中最常用的工艺，下面主要对以上两种技术进行简介和分析。

2 光刻技术

主流的半导体制造过程中，光刻是最复杂、昂贵和关键的制造工艺。大概占成本的1/3以上。主要分为光学光刻和非光学光刻两大类。据目前所知，广义上的光刻（通过某种特定方式实现图案化的转移）最早出现在1796年，AloysSenefelder发现石头通过化学处理后可以将图像转移到纸上。1961年，光刻技术已经被用于在硅片上制造晶体管，当时的精度是5微米。现在，X射线光刻、电子束光刻等已经开始被用于的半导体制造技术，最小精度可以达到10微米。

光学投影式光刻是半导体制造中最常用的光刻技术，主要包括涂胶/前烘、曝光、显影、后烘等。非光学光刻技术主要包括极深紫外光刻（EUV）、电子束光刻（E-beam Lithography）、X射线光刻（X-ray lithography）。判断光刻的主要性能标准有分辨率（即可以曝光出来的最小特征尺寸）、对准（套刻精度的度量）、产量。

随着半导体行业的发展，器件的小型化（特征尺寸减小）和集成电路的密集度提高，传统的光学光刻制造技术开始步入发展瓶颈状态，其面临的关键技术问题在于如何提高分辨率。

虽然，改进传统光学光刻制造技术的方法多种，但传统的光学投影式技术已经处于发展缓慢的阶段。与传统的投影式光刻技术发展缓慢相比，下一代光刻技术比如EUV、E-beam、X-ray、纳米压印等的发展很快。各大光刻厂商纷纷致力于研制下一代光刻技术，如三星的极紫外光刻、尼康的浸润式光刻等。目前先进的光刻技术主要集中在国外，国内的下一代光刻技术和光刻设备发展相对较为滞后。

3 薄膜制备技术

半导体制造工艺中，在硅片上制作的器件结构层绝大多数都是采用薄膜沉积的方法完成。薄膜的一般定义为在衬底上生长的薄固体物质，其一维尺寸（厚度）远小于另外二维的尺寸。常用的薄膜包括： SiO2， Si3N4， poli-Si， Metal等。常用的薄膜沉积方法分为化学气相沉积（Chemical Vapor Deposition）和物理气相沉积（Physical Vapor Deposition）两种。化学气相沉积利用化学反应生成所需的薄膜材料，常用于各种介质材料和半导体材料的沉积，如SiO2， poly-Si， Si3N4等[3]。物理气相沉积利用物理机制制备所需的薄膜材料，常用于金属薄膜的制备，如Al， Cu， W， Ti等。沉积薄膜的主要分为三个阶段：晶核形成―聚集成束―形成连续膜。为了满足半导体工艺和器件要求，通常情况下关注薄膜的一下几个特性：（1）台阶覆盖能力；（2）低的膜应力；（3）高的深宽比间隙填充能力；（4）大面积薄膜厚度均匀性；（5）大面积薄膜介电＼电学＼折射率特性；（6）高纯度和高密度；（7）与衬底或下层膜有好的粘附能力。台阶覆盖能力以及高的深宽比间隙填充能力，是薄膜制备技术的关键技术问题。我们都希望薄膜在不平整衬底表面的厚度具有一致性。厚度不一致容易导致膜应力、电短路等问题。而高的深宽比间隙填充能力则有利于半导体器件的进一步微型化及其性能的提高。同时，低的膜应力对所沉积的薄膜而言也是非常重要的。

4 结语

虽然，与不断更新换代的半导产品相比，半导体制造技术发展较为缓慢，大部分制造技术发展已经趋于成熟。但是，随着不断发展的半导体行业，必然会对半导体制造技术的提出更高的要求，以满足半导体产品的快速发展。因此，掌握和了解半导体制造技术的相关专利知识有利于推进该领域的发展。

参考文献：

[1] Most of the classic device papers are collected in S.M Sze，Ed.，Semiconductor Devices：Pioneering Papers，World Sci. ， Singapore，1991.

篇(2)

关键词：半导体；分销商；营销策略

半导体是现代科技产业的标志，大规模集成电路（Integrated Circuit，IC）出现大大改变了整个工业发展的进程，半导体器件被誉为现代工业的“血液”。从1958年第一块集成电路在德州仪器（Texas Insmtments，TI）问世以来，半导体产业已经走过了近70年的风风雨雨。

随着中国国民经济的发展和现代化进程的加快，以Ic（集成电路，芯片）为主导的半导体行业市场规模不断扩大，已经成为国民经济的重要支柱行业之一。半导体行业处于电子行业的最上游，是整个行业受经济波动影响最大的一个行业。

1半导体产业及其分销商现状

半导体器件主要是以硅为原料，制造出硅晶片，然后再加工成各种各样集成电路，俗称芯片。现在几乎所有的电子产品都有各种芯片的使用，半导体已经和人们的生活息息相关。大到飞机、航空母舰，小到身份证、交通卡，这些产品都离不开半导体产品的使用。常见的应用产品领域有：手机、PC、家电、医疗器械、电动自行车、照明、汽车电子、工业控制、机器人、新能源、航空航天等。

1.1半导体行业现状

全球半导体市场在2014年9.9%的高速增长后，2015年全球半导体市场出现下滑，根据美国半导体协会（SlA）公布的数据，2015年全球半导体市场销售额3352亿美元，同比下降0.2%。全球半体市场下滑的主要原因是PC销售下降和智能手机增速放缓。受到国内“中国2025制造”、“互联网+”等新世纪发展战略的带动，以及外资企业加大在华投资影响，2015年中国集成电路产业保持高速增长。根据中国半导体行业协会（CSIA）统计，2015年中国集成电路产业销售额为3609.8亿元，同比增长19.7%。对于整个产业来说，中国虽然目前是世界上最大的半导体购买国，但是国产半导体厂商所占的比例还很小，市场上主要还是以欧美、日本、韩国的厂商为主。

市场上欧美系的主要半导体厂商有：Intel（英特尔），Qualcomm（高通），Micron（美光），TI（德州仪器），Infmeon（英飞凌），ST（意法）等。日韩主要有Samsung（三星），SK Hynix（海力士），Toshiba（东芝），kenesas（瑞萨）等。台系的主要有：MediaTek（联发科），WINBOND（华邦半导体），HT（合泰）等。国产的本土供应商主要有：海思，清华紫光展锐，中兴微电子，华大，大唐等。

1.2半导体产业渠道

对于半导体行业，其产业链有很多种分类方法，根据多年从业经验，我认为以下分类是最具代表性和概括性的。半导体产业的一般渠道分类，传统的供应链系统即：

0阶渠道：半导体制造商 -->代工厂或终端客户（电子产品制造商）

1阶渠道：半导体制造商 -->授权分销商 -->代工厂或终端客户

2阶渠道：半导体制造商 -->授权分销商-->IDH-->代工厂或终端客户

非授权渠道：半导体制造商 -->授权分销商-->贸易商-->代工厂或终端客户

1.3半导体分销商简介

普通消费者几乎每天都离不开包含有半导体器件的电子产品，但是普通消费者也几乎不会直接购买任何半导体器件，而是购买电子产品制造商的产品。可以说，半导体产品的直接购买者就是电子产品制造商，其销售的流程是企业对企业（组织对组织）。

作为带给产业最新元器件及半导体技术的忠实伙伴，分销商在促进电子芯片行业的进步上也是功不可没的。正是有了分销商的不懈努力，不断的将芯片厂商的最新产品和技术推向市场，才更进一步的推动了整个电子产业的繁荣，推动了很多产品在市场上的普及。半导体分销商是电子业中的重要一环，分销商连接了半导体厂商和电子产品制造商，充当了剂的角色。由于国际上电子信息产业发展的不平衡，国际上一些半导体厂商在进入中国的时候，为了避免风险，都不约而同的使用的/分销制度。

半导体产业的终端客户为电子产品制造商，终端客户是由规模及采购量与实际营业额贡献来分类，半导体制造商通常会为第一级大型客户提供各项技术支援，投入现场应用工程师（FAE）、销售/业务（sales）、客服人员/助理（CSR）等。

主要半导体分销商的类型如下：

（1）授权分销商，又称授权分销商、分销商、店等，其英文名称为Distributor。针对半导体全球品牌制造商来说，其授权分销商，比较著名的公司有：艾睿（ARROW）、安富利（AVNET）、易络盟（Elementl 4）、富昌（Future）、武汉力源（P&S）、大联大（WPG）、易登（Edom）、全科（Alltek）、科通、北高智等。其中艾睿、安富利都是全球性的分销商（Global Distributor），而易络盟、富昌、武汉力源则是目录分销商（Online Distributor），大联大、易登、全科、科通、北高智则是专注于亚洲的分销商。这些授权分销商组成了世界半导体大厂在中国市场绝大部分的半导体元器件的商业活动及交易。半导体制造商通常以签订合作协议及合同方式建立授权分销商，知名分销商通常也会为多个世界级大厂分销各种产品，以达到投出产出的最大化。

（2）方案公司（IDH，Independent Design Housel，有些又被成为增值服务商（Value Added R.eseller，VAR），其主要为电子产品制造商设计应用方案，方案商主要和半导体制造商或者指定的授权分销商合作，从方案设计至定单、交货、技术支持、售后服务等提供一条龙服务，适合没有自主研发能力的中小客户或者需要外包研发的品牌电子产品制造商。

（3）贸易商。贸易商因规模小且专注于低买高卖从中获取利润，不会投入应用工程师等资源，通常面向的客户多为中小型客户，并专注于通用器件的交易，服务稳定性差，对市场价格以及品牌形象有较大的影响，是半导体制造商不愿合作的对象，所以通常为非授权渠道。

2半导体分销商所面临的新挑战

随着竞争越来越激烈，分销企业内外环境不断出现新的变化，市场利润不断摊薄，分销商自身也要不断研究自身的营销策略。对分销商来具体说，针对中国大陆的电子产品市场营销有诸多挑战。

2.1市场需求有向弱趋势。

受宏观经济影响，2015年全球半导体市场出现增速下滑，比2014年增速同比下降0.2%，全球半导体销售额为3352亿美元。全球不少半导体厂商感到压力。受此影响，2015-2016年业界出现了并购潮。2015年全球半导体并购交易额达到1200亿美元，是2014年的3.2倍。例如著名的德国半导体厂商英飞凌Gnfineon）以30亿美元收购国际整流器公司（IR），高通（Qual-comm）以470亿美元收购恩智浦（NXP）。

2.2产品利润逐年下降。

下游的众多电子厂商，利润微薄，已经处于微利阶段。分销商在竞争激励的市场中，分到的利润越来越微薄。

2.3库存压力越来越大。

电子产品的生命周期越来越短，不断涌现新的创新产品，而且业界有不断压缩供应链长度和灵敏度的趋势，这就要求分销要有更充足、丰富的库存才能满足电子制造商的需求。另外，制造厂商的账期要求也是逐渐加长，分销商的货款压力也是不断加大。

2.4市场变化快。

产业因为创新和消费者偏好变化比较快，而分销市场更是竞争激烈，分销商也在比拼各自适应市场的速度。

2.5获得渠道资源难。

由于原厂不断在并购重组，渠道管理也在跟着进行整合、优化，对分销商来说，获得优质的供应商资源的难度也越来越大。

总之，分销商早已不是简单的中g商。原厂和客户对分销商的技术支持要求也在不断提高，分销需要投入更多的人力、物力资源去建设技术队伍、累积技术经验，才能使适应市场变化。

3半导体分销商的营销对策的优化

本文基于经典的4P营销理论：即产品（producc），价格（price），渠道（place），促销（promotion）营销组合对目前半导体厂商面临的挑战，提出营销对策优化方案。

基于以上理论，和半导体企业面对的新的挑战，笔者提出以下营销对策来应对此挑战。

3.1重构产品线组合。

采取按照市场中的客户群分类的业务分类，加强专业领域的深耕，有针对性的深入开发整体解决方案（solution），最大限度挖掘客户需求潜力和增加客户粘性，以期增加销售额。

根据不同客户群进行分类，可以根据产品应用大类分为消费类市场、工业品市场、汽车电子市场。消费品市场的特点是研发速度快、器件供应量大、对器件的小型化要求高、供应链反应速度快，此市场利润率低但销售额比较大。工业品市场的特点是量相对比较小，研发周期相对比较长，产品生命周期也相对稳定且比较长，对供应链的要求没那么高，此市场是利润率高但销售额相对比较小。汽车电子市场特点是研发周期超长、对产品的质量要求非常高、产品更新换代很慢、要求供应链要有持续的稳定性，此市场主要的特点是销售低但是利润丰厚。

针对这些细分领域，把业务和业务支持部门按照产品应用（Applica-tion）进行划分，打破以前分销商都是按照品牌或者产品线（ProductLine）进行划分的架构。分销商在每个领域形成一个业务组（Team），包含现场应用工程师（FAE）、销售（Sales）、产品经理（Product Marketing）、业务助理（Assistant）、系统应用工程师（AE）。应用工程师针对每个市场研发对应的解决方案（Solution）和参考设计（Reference Design）；产品经理负责协调原厂资源、划定市场及客户范围，并驱使销售来寻找对应客户销售相关产品；业务助理和现场应用工程师负责协助销售对客户进行销售

3.2丰富产品线价格档次。

产业发展迅速，电子产品面临快速降价的压力，为了避免因为价格问题而失去客户，应为客户提供不同价格档次的产品，维持的合理利润空间。

由于不同类型的客户对不同的产品定位不同，对元器件的需求也有所不同。对分销商来说，要提供给客户不同品质、不同价格档次的产品供客户选择。这就要考虑产品的档次搭配，对同一类型的产品考虑不同特色的产品线，以求最大限度满足客户需求，提供给客户价格上的一站式服务。一般来说欧美、日韩半导体产业发达，拥有技术优势，但是其产品定位比较高端，价格比较高。而台系、国产的产品相对来说价格比较优惠，但是其技术不够领先、产品质量可靠性也不是很高。

3.3拓展互联网营销渠道。

近年来，伴随着电子产业的发展，互联网商业也迅猛发展，电子商务已成为企业供应链中的重要一环。为了顺应市场形势变化，半导体分销商也应该发展网络营销手段。例如可以大力发展元器件电商，提供给客户小批量互联网购买渠道，同时以在线技术培训、在线技术研讨会、专业网站宣传等手段广泛选择企业产品，推广产品解决方案。

3.4提升客户服务体验。

由于半导体产品高技术含量产品，客户对芯片的需求，不但有质量、可靠性、功能性等硬件（Harware）方面要求，还要求配合相应的软件的要求，例如开发工具、开发环境、开发软件平台、源代码、算法等。因为快速的市场变化，这就要求电子产品制造商也要相应的提高研发速度、创新速度。半导体分销商要紧跟客户的步伐，提供客户不单单是一个半导体硬件产品，还要提供对应软件服务，以及对创新产品应用的市场敏锐度。

具体来说，半导体分销商一方面要建立强大的软硬件工程师支持团队，随时解决客户客户研发中出现的新问题、新需求；另一方面也要关注新兴市场，透过各种渠道宣传新产品、新应用，及时甚至是超前提出创新产品解决方案。例如汽车电子行业的高级驾驶员辅助系统（ADAS），目前市场的主流的技术通过摄像头、图像拼接技术来实现，未来随着对汽车安全性要求的提高，就需要目前市场上刚刚兴起的毫米波雷达技术来试产。这就需要半导体分销商提前关注这个市场，宣传这种技术，并推出自己特色的软硬件解决方案，这样才能在市场上抢得先机。

篇(3)

关键词：半导体 太阳能产业 质量流量控制器 销售预测

1.背景

半导体产业是现代信息和电子工业的基础，从1947年在美国的贝尔实验室里科技史上第一支晶体管产品被开发，半导体产业已经经过了60多年的高速发展。当今的半导体产业发展正愈来愈体现出自身的鲜明特色，这对我国带来了巨大挑战，但同时也为实现产业升级提供了极好的历史机遇。

气体质量流量控制器，即Mass Flow Controller（MFC），可以对气体质量流量做精密控制。其作用是非常精确的控制进入腔体的载气和反应气体的单位时间内的流量，达成反应需要的混成比例，从而保证在晶圆表面生成需要的分布均衡和品质稳定的成分膜。目前，我国蓬勃发展的半导体产业、太阳能电池片制造行业以及LED制造领域都对质量流量控制器有着巨大的使用需求。而日本作为一个有几十年半导体产业发展史的国家，对市场定量的预测有其独到之处。本文主要目的在于借鉴日本市场的销售预测方法对半导体产业中常用的MFC进行市场需求量预测。

2.日本Horiba公司简介

株式会社堀场制作所（Horiba）是世界第六大测量测试设备的制造供应商，总部位于日本京都。Horiba的气体质量流量控制器产品来自旗下Horiba/STEC子公司。Horiba公司从最初进入中国市场时只有小于20%市场份额年销售量仅几百台质量流量控制器、销售量完全不及同类型欧美厂商（主要有美国的Unit和Tylan，艾默生集团旗下的Brooks，荷兰的Bronkhorst等）的MFC供应商，到2010年时已经年销售量占到国内半导体及太阳能设备装机MFC市场60%份额的举足轻重的制造商。

3.日本市场的销售预测方法和模型

日本企业对市场预测是基于独特的市场情报获取能力之上的，情报部门和销售预测部门两者相辅相成。信息收集是市场预测前的重要工作，日本企业的信息工作流程如下。

（1）客户扩产计划。准确计算出所需的设备，进而算出MFC准确的需求量，以量定价格。

（2）掌握已购设备的客户的情况。准确估算每年的替换或维修需求量。

（3）宏观的产业政策。可对潜在的新投资方向地区预先布局。

（4）竞争对手的详细信息和企业情况。便于设定竞争策略，以展开进攻性或保守策略。

基于前期情报战略提出的可供参考估算的市场预测量，销售部门对生产部门提出的生产量需求只需借助常规方法即可。因为太阳能电池片市场的客户多数为生产设备商，所以对生产量的需求预测采用“购买者意向调查法”。

先以各大太阳能行业的设备制造商为对象，按照他们的购买意向划分不同等级，然后用相应的概率来描述其购买可能性大小。一般分为5个等级：“肯定购买”，购买概率是 100%，“可能购买”，购买概率是80%，“未确定”，购买概率是50%；“可能不买”，购买概率是20%，“肯定不买”，购买概率为0。

其次，向设备制造商说明本公司产品的性能、特点、价格，市场上同类竞争产品的性能、价格等情况，以便使购买者能准确地做出选择判断，并请被调查者明确购买意向， 即属于5种购买意向中的哪一种。该工作在对客户进行产品推介时进行，不作为孤立项目。

第三，汇总来自各大设备制造商的反馈信息，对购买意向调查资料进行综合，列出汇总表，如表1所示。

从表1可以得知，“肯定购买”有多少家；“可能购买”有多少家；……“肯定不买”有多少家。最后，计算购买比例的期望值，再计算购买量的预测值。购买比例的期望值公式如下：

E=

* Pi：不同购买意向的概率值；

* Xi：不同购买意向的人数(户数)。

购买量预测公式如下：Y=E・N

* E：购买比例的期望值；

* N：预测范围内总人数(总户数)。

4.日本相关预测方法对我国的借鉴作用

日本早于中国通过官民结合的形态迎来了泛半导体产业的繁荣。而这条政府重点规划扶持、企业抓住机遇发展的道路对与日本工商业文化相近的中国来说，有很大的借鉴价值。日本企业的产业预测是以情报战为先头阵地来逐步推进的。国内企业一般不会把市场情报作为首要目标之一来推进市场销售，而仅仅以销售结果为单一目标进行市场活动。情报获取如果较为精确，且对目标客户的具体信息把握非常细致，以此为基础的市场预测就变得非常简单。

5.MFC在中国市场的销售预测

5.1 太阳能市场的销售预测

由于中国产业政策的支持力度比较大，国内的太阳能电池片制造和LED制造企业在近几年得到了很大的发展。以太阳能电池片制造为例从2005年时的不足1GW的产能，到2012年的9.46GW的产能预计(见图2)，行业迎来了一个跨越式的发展。同时也给相关的设备制造商带来了重大机遇，而这些设备制造厂商也是质量流量控制器的主要用户。

根据实际的太阳能设备MFC使用量估计，每25mW（25mW是一条标准的电池片生产线的标准产能，一般产线以此为单位来计算）会带来3台扩散炉（Diffusion）， 两台PECVD设备的需求，而每一个扩散炉带来三个反应腔的需求，一个PEVCD带来两个反应腔的需求，每个反应腔又带来四个MFC的需求，由此可知，最终25mw的标准产能将使用MFC总共达到64台。

因此，2012年将近1GW的新增产能需求(真实的增长数字可能数倍于此)，会产生一个2500多台新装机MFC的市场容量。

5.2 半导体、LED及太阳能市场的销售预测

在泛半导体、半导体及太阳能的销售市场中，MFC一般作为设备的组件参与市场竞争。所以MFC销售的预测，更多的是与产业设备在行业内已使用数量相联系。考虑到业内设备的实际技术水准和技术条件，以及其使用环境，备品备件市场的数量预测还是可期的。

以太阳能制程中的扩散炉为例，该设备产品在国内的销售已有很长一段时间，设备上很多部件因为失效会进行更换，以保证设备的正常使用。在太阳能制程中，Horiba品牌的流量计市场占有率都在70%以上，所以基本上以Horiba的MFC作为考察对象，将市场上绝大部分的扩散炉设备上的该模块视作一个随机动态系统，这个系统也经历产品从市场导入、成长成熟到衰减乃至消失的全部过程。模块部件产品的不断更换使设备本身的使用年限得以延长，而设备使用年限的不确定性和模块部件的使用寿命或长或短也使这个系统带有随机性。

6.结语

日本在半导体产业上的发展以及日本与我国同源文化的特征，使其国内市场销售预测的方法同样适用于我国。近些年，随着太阳能及其LED这种泛半导体产业在我国的不断崛起，以及越来越多的海外厂商的现地化生产战略方案，其制程中必备的MFC（气体质量流量控制器）在中国的需求预测对这些厂商来说也越来越重要。本文对国内尚不多见的低端质量流量控制器(MFC)从海外成熟的市场预测入手，结合中国市场的实际状况，对MFC的需求量进行预测，可以为广大海外厂商即将开展的现地化生产战略提供销售量的预测准备。

参考文献：

[1]靳晓宇，半导体材料的应用与发展研究[J].大众商务，2009，（12）

[2]曹宝成，人类社会处于半导体时代[J].国际学术动态，2001，（02）

[3]王胜利，质量流量控制器控制原理分析[J].电子工业专用设备，1998，（04）

[4]邱善勤，中国半导体产业的状况及发展趋势[J],半导体行业，2007，（01）

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【关键词】半导体制造 调度与仿真系统 MES系统 系统集成

1 生产线调度与仿真系统总体设计

由于半导体生产线制造活动十分复杂，而且在实际生产中往往对决策时间有较高的要求，因此考虑使用离散事件仿真技术设计实现模拟仿真调度。其基本原理是：在调度规则的指引下，建立仿真模型并在制造系统的仿真模型上试探性的经历整个加工过程，记录过程中各个对象的状态变化以及导致状态改变的事件，形成调度方案并统计性能事件。

结合半导体制造特点设计完成生产线调度与仿真系统，主要由数据库子系统、仿真调度子系统和性能分析评价子系统这三个系统组成。数据库子系统与企业MES系统相连，通过不断更新为仿真系统提供实时仿真数据；仿真调度子系统用于建立半导体生产线模型并依据企业定制的调度方案对半导体生产线完成仿真，从而获得可用于指导生产实际的调度结果；性能分析评价子系统根据仿真得出的调度方案输出性能评价结果，以便分析评价之用。仿真调度子系统和性能分析评价子系统通过数据库耦合达到交互信息的目的。（见图1）

2 生产线调度与仿真系统与MES系统集成设计

2.1 生产线调度与仿真系统的数据获取

企业MES数据库记录了生产线上产品和设备的全部信息，仿真系统从MES系统中抽取相关数据构建仿真数据库，该数据库主要包括实时信息和历史信息。实时信息描述生产线上所有设备当前时刻状态，在仿真过程中它描述了仿真的起始状态，因此，在每次仿真开始前，需要将设备的实时状态信息从MES系统中更新到仿真数据库中。历史信息主要记录了仿真时涉及的产品和设备信息，包括产品的工艺流程、加工时间以及设备的设置、维修保养时间等相关信息。考虑到仿真程序的效率，采用Access作为调度与仿真系统数据库子系统的数据库引擎，更好地满足仿真的需求。

2.2 生产线调度与仿真系统数据接口实现

数据接口的实现主要包括两部分：接口定义、接口实现。接口定义指的是将数据接口的功能通过方法声明在代码中罗列。接口实现指的是根据接口定义，对每一项功能进行具体的代码实现。数据接口定义与数据库的物理表一一对应，而接口实现则可看作为数据层在软件层的软表。接口实现类是作为对数据层数据的缓存。加载程序对软表再加工，使之组织成基础模型。

根据半导体生产企业实际调度特性在生产线调度与仿真系统内搭建6个生产模型：MiniFab、HP24Fab1、HP24Fab2、HP24Fab3、BL4、BL6，每个模型的生成都是由统一的建模程序来动态生成的，每个模型对应一个数据库。不同结构的数据库，在软件层都有与之对应的一套数据接口定义，为了更便捷的抓取MES系统数据，仿真系统的6个模型设计采用同构数据库，所以在此部分的实现只针对标准数据结构的代码实现。

数据接口用作仿真模型对数据层的读取与写入，有数据软表（即仿真模型内部表）以及加载算法。加载算法读取当前模型标识，选取指定数据库，将MES系统数据载入内部表；在写入方面，也是先将MES系统数据写入内部表，再写入数据库。载入过程发生在仿真模型开始仿真之前，写入过程发生在仿真结束之后。加载流程见图2。

FabLoader是工具类中用于加载模型的类，首先由它发起加载MES系统设备表的请求。TableSet类是数据表的集合，通过它可获取当前模型数据中的任意表。TableSet通过GloabalVal查询当前何种模型在运行，之后TableSet根据当前运行模型的标识，选择对应的EquipmentTable生成实例，最后FabLoader得到该实例。FabLoader调用EquipmentTable的load方法生成Equipment实例，将其放入基础模型，继续加载模型其他部分。

3 结束语

通过生产线调度与仿真系统与MES系统的有效集成，实现了半导体生产的可视化管理，管理人员可事先确定用于生产实际指导的优化调度方案，并对设备的占用情况及瓶颈状态的变化进行预测，提高设备利用率，达到提高产能的目标。该系统现已投入生产运行并取得了良好效果。

参考文献

[1]赵奇.半导体生产调度与仿真研究[D].上海：上海交通大学，2007.

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这种想法对于计算机硬件制造工艺来说，将是一次伟大的革命。如果能够实现，将在很多方面得到应用，从能够显示可变图像的“壁纸”到传统的逻辑电路等。它将使得计算机硬件的制造和当前的软件制造一样成为一种开放的资源。用几秒钟就能在塑料等片基上制造出价格远低于英特尔奔腾而功能毫不逊色的芯片的设想，已经成为杰科布森和他那些不知疲倦的学生的最大兴趣和奋斗目标。

杰科布森小组目前的优势在于“半导体墨水”合成方面的巨大进展。该小组已经找到一种合成大小在100个原子左右的无机半导体纳晶悬浮液(墨水)的方法，使得打印可以在低于300℃的条件下完成，从而也使得基体材料的选择范围较大，其中包括一般的塑料薄片。这种墨水中的半导体微粒尺寸约200 nm，与英特尔奔腾芯片中的晶体管尺寸相近。

杰科布森墨水中的无机微粒和一般墨水中的颜料微粒尺寸相近，所以可用喷墨打印机来实现打印的工作，还可利用多层打印的方法制造复杂电路。重要的是，所有这一切都可以在工作台上通过类似于印刷的方法来完成，不仅工作温度低于300℃，不需要超净车间和昂贵的加工系统，而且制造周期也非常之短。相比之下，传统的晶体半导体材料如Si、CdSe和GaAs等的熔点都高于1000℃，为了避免在高温下有害杂质进入，工作场所必须达到超净水平。

人们预见到，用这种方法制造出来的具有识别功能的高智能化标志或标签，可以有效地加速例如超市的货款收付过程。类似的智能化标签和通过逻辑电路实现的识别系统，将会有更加广阔的应用前景。

目前，这项研究还在起始阶段，实现在塑料基体上用打印的方法集成数以百万计的晶体管并构成高效逻辑电路的目标仍然相当遥远。杰科布森用阳文或阴文印章的办法制成的简单“芯片”其分辨率仍然较低，逻辑运算速度虽然比有机晶体管制成的电路要快一个量级，但是比起用传统工艺制成的芯片仍然要慢得多。要真正实现和英特尔奔腾芯片并驾齐驱的目标，还有一段艰苦而漫长的路要走。

杰科布森的这项极富挑战性的研究计划给我们的启示在于，人们应当重视从那些似乎要被淘汰的包括像印刷术这样一些极其古老的技术中，发掘隐含的宝贵科技经验并使之与新技术要求结合起来，就有可能用比较熟悉的手段和比较成熟的技术来完成某个具有极大创新意义的研究目标。杰科布森从古老的印刷术和印章以及近代喷墨打印技术中所继承并发展的技术，应当认为是以上认识的一个典范。基础知识和技能的教育价值对社会持续发展的作用也由此充分地得到体现。

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关键词：半导体专用设备 机械结构 系统化 模块化 智能化

0.引言

科学技术的发展进步以及人们对产品质量要求的提高，在半导体专用设备设计中，为确保产品质量，提高设备综合性能，采取有效措施做好方案设计是十分必要的。另外，当前产品更新换代步伐也在不断加快，产品功能日益增多，性能复杂性增加，更新速度加快，在这样的背景下，提高产品方案设计水平更具有紧迫性。但一些设计人员对此重视程度不够，影响方案设计水平提高，跟不上时展步伐和对产品质量的要求。为转变这种情况，设计人员要提高思想认识，重视计算机辅助产品的设计绘图和设计计算，以促进产品设计水平提高，更好满足半导体专用设计需要，为产品生产和应用打下良好基础。下面将探讨半导体机械结构不同的设计方案，并对其发展前景进行展望，希望能为方案设计和发展提供参考。

1.半导体专用设备中机械结构的方案设计

在计算机辅助产品设计的引导下，再加上设计人员技术水平不断提升，当前半导体机械结构方案设计取得多种不同方案，并且每种方案具有自身显著特点和优势，具体来说，包括以下几种，实际工作中应结合具体需要合理选择。

1.1系统化设计方案。将方案设计看成由若干要素组成的系统，每个要素既独立，又相互联系，并具有层次性，方案设计时将所有要素结合起来，进而完成系统设计任务。机械结构设计应用系统化设计方案时，常用方法包括设计元素法、图形建模法、构思-设计法、矩阵设计法、键合图法。设计元素包括功能、效应、效应载体、形状元素、表面参数，五个元素确定后，产品设计特征和特征值也已经被确定下来。图形建模将设计划分为信息交换和辅助方法两个方面，实现系统结构、功能关系的图形建模。构思-设计将产品设计分为构思和设计两个方面，选择合适的结构，然后得出结构示意图。矩阵设计采用“要求-功能”逻辑树描述要求功能间的关系，然后建立关联矩阵，满足所需功能的矩阵，提高方案设计水平。键合图法将系统元件功能分为产生、消耗、转变、传递能量形式，借助键合图表达元件功能解，由键合图产生设计方案，达到完成设计任务的目的。

1.2结构模块化设计方案。定义设计任务时以功能化产品结构为基础，引用已有产品解描述设计任务，从而在设计阶段预测生产能力和费用，提高产品设计可靠性，节约方案设计和产品生产成本。功能产品结构分为产品、功能组成、主要功能组件、功能元件四个层次，并且每个模块化结构具有标准化接口，具有系统化、集成化、层次化、互换性、兼容性特征，以缩短产品设计周期，节约产品设计成本。

1.3基于产品特征知识设计方案。用计算机能识别语言描述产品的特征，设计领域的知识和经验，建立知识库和推理机制，进而实现计算机辅助产品方案设计。常用设计方案包括编码法、基于知识的混合型表达法、利用基于知识的开发工具、设计目录法，具体产品设计时根据具体需要合理选用相应的方案。

1.4智能化设计方案。根据设计方法和理论，借助三维图形软件、智能化设计软件、虚拟现实技术、多媒体、超媒体工具进行产品开发和设计。常用方法包括产品规划-构思产品、开发-设计产品、生产规划-加工和装配产品。

2.半导体专用设备中机械结构的方案发展前景

上述不同设计方案各有自身特点和优势，并具有一定联系。随着技术发展和设计理念更新，半导体机械结构设计水平将进一步取得发展和进步，对产品生产和制造发挥积极作用。

2.1各方案的特点。上述不同设计方案各有自身特点，满足半导体设计需要，产品设计时应结合具体需要合理选择不同方案。系统化设计方案将方案设计由抽象到具体进行层次划分，制定每一层设计目标和方法，将各层次有机联系在一起，推动整个方案设计系统有序进行，并确保系统设计有规律和方法可以遵循，促进方案设计水平提高。结构模块化设计对不同模块进行组合，进而完成整个方案设计任务。半导体机械产品的某些组成部分功能明确，结构稳定，通过划分模块进行设计更有利于完成设计任务。并且一个实体可完成多种功能，设计的关键内容是结构模块划分和选用，设计人员需具备丰富的专业知识，并注重总结经验，才能有效完成模块化设计任务。产品方案设计无法采用纯数学演算方案，通常根据产品特征进行形式化描述，根据设计人员的专业知识和经验进行推理决策，然后才能完成设计任务，更好满足产品使用功能需要。智能化设计常用三维图形软件和虚拟现实技术，直观形象，有利于用户积极参与。但该方案系统性差，在零部件结构、形状、尺寸、位置确定时，要求设计软件具有较高的智能化程度，并且设计人员需要丰富的经验和专业技术知识。此外，这些方案并不完全孤立，不同方法又相互联系，模块化设计蕴含系统化思想，基于产品特征知识设计方案需应用系统化和模块化方法。通过不同思想和方法的合理应用，有利于简化设计流程，节约成本，确保产品设计质量。

2.2方案设计发展。随着信息技术和网络技术发展，异地协同设计方法出现，用户对产品“功能需求-设计-加工-成品”成为可能，为促进该目标实现，首先就要实现产品设计的三维可视化。由此带来的结果是，三维图形软件、智能化设计软件、多媒体技术、虚拟现实技术、超媒体工具越来越多的被应用到方案设计中，推动方案设计发展与进步，促进产品设计水平进一步提升。

2.3方案设计前景。目前，半导体机械结构方案设计朝着计算机辅助实现、智能化设计、满足异地协同设计制造需求方向迈进。有关方案设计的计算机实现方法起步较晚，技术尚未成熟，有待进一步研究和提升设计水平。为解决这些问题与不足，综合应用上述四种方法，提高方案设计水平是一种有效方法和途径，它包括机械设计、系统工程理论、人工智能理论、网络技术等多种理论和技术，这是今后需改进和完善的地方。同时还要注重总结经验，提高设计人员综合技能，加强交流与合作，进一步提高方案设计水平，推动半导体设计和产品质量提高。

3.结束语

综上所述，机械结构设计是半导体专用设备设计和生产的一项重要工作，对后续工作产生重要影响。随着设计经验总结和技术更新，方案设计水平将进一步提升。另外，设计人员还要善于总结经验，注重技术创新，加强国际交流合作，吸收最先进的设计成果，更好指导结构方案设计工作，推动半导体结构设计水平和综合性能提升。

参考文献：

[1]程建瑞，王作义.半导体设备市场的新挑战与新机遇[J].电子工业专业设备，2014（2），81-84

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人们偏向选择这个法庭进行知识产权诉讼，是因为它可以发出禁令，阻止产品进入美国。持有美国知识产权重要组合并有经济实力主张这些权利的国内和国外医疗器械公司，可以将ITC知识产权诉讼作为一个强大有力而具有竞争力的武器，以捍卫它们在美国的市场占有率。即便是精通知识产权(IPR)和专利保护的公司（比如药物开发商和专业级医疗器械制造商）可能也没有准备好应对复杂的消费医疗电子市场。例如，典型的药物涂层支架可能使用了几十个专利。另一方面，一个复杂的血糖监测仪可能使用了成千上万个专利，而这些专利涵盖的范围很广，从用户界面、软件，到电池、内存、电源管理系统、集成电路(ICs)，再到无线网或互联网连接，等等。UBMTechInsights对每个行业的约1,000个专利家族进行的一项分析（优先权日在2008年之前的专利）显示，制药和半导体公司曾采取截然不同的方法来保护知识产权。制药公司关注每项发明所覆盖的范围（每个专利家族的全球专利中位数为8），平均在7个国家或地区申请保护其在多个国家的创新变革。有的行业研发投资巨大，引进新产品的步伐由于安全和监管问题而放缓；制药公司试图牢牢保住其在这种行业的市场地位，最大限度地增加其在这种行业销售产品的机会。相比之下，凭借狂热的创新势头和引进新产品，半导体行业的公司已将其知识产权保护应用到范围更广的发明，但对专利提交申请的国家更具选择性。他们的策略是创造专利“丛林”以阻碍竞争对手。

由于比制药行业的监管和安全批准制度宽松，对半导体技术使用的广泛，消费医疗器械行业的专利环境可能会与半导体行业具有更强的相似性。随着侵权解决数量与侵权解决价值不断增加，往往被贬为“专利蟑螂”的不实施专利实体(NPE)也在医疗器械行业更加活跃。PatentFreedom是一家致力于帮助企业有效应对由NPE威胁的公司，其于2010年1月1日确定了18个具有医疗器械、制药及生物技术知识产权组合的NPE，这些组合已经涉及14讼。与此形成对照的是，无线领域有194起NPE诉讼，半导体领域为841起。在这些领域中，NPE具有行之有效、组织有序的业务模式，从其专利组合中获利。这些数字并不一定能反映全面的情况，但它们的确预示着：随着半导体和无线技术成为更重要的基础技术，医疗器械行业将会出现大量诉讼。显然，消费电子、半导体行业公司和NPE积极的知识产权文化将对医疗器械行业产生越来越大的影响。因此，医疗器械公司必须更加战略性地利用其IP资产，途径之一即在管理知识产权时采取“生命周期”方略。医疗器械公司遵循这一方略是为了建立、增强、管理和保护知识产权，优化其收益潜力。第一步是描绘竞争和技术格局，评估实力、弱点、机会和威胁。然后，制定与企业经营目标一致的知识产权战略。一旦战略生效，即可通过创新和收购建立合适的专利组合，评估各方面因素，比如技术水平、市场影响、使用证据和提出主张时所用的语言等。IP生命周期的最后关键阶段是通过精心策划和实施的IP计划让专利组合发挥作用。这是许多半导体和消费电子公司表现非常出色的地方。一项有效的计划包括选择适当的专利和合适的目标产品，同时也将业务目标和战略考虑在内。基于行业、产品和技术等综合知识对目标产品进行前期研究和分析，最终必能取得成功。有效的IP计划离不开技术和专利分析的共同支持，可以帮助企业在竞争激烈的市场（如医疗器械行业）实现战略目标。它可以作为建立有利商业交易和建立有利竞争地位的基础。这种IP计划可以弱化竞争对手的业务发展势头，或者削弱其业务合作伙伴的信心。通过迫使重新设计产品，它可以阻止竞争产品进入市场或推迟面市。这种IP计划还可以通过专利许可费让竞争产品处于明显的成本劣势地位。半导体和消费电子产品公司尤其擅于通过IP计划来实现这些目的。在与医疗器械市场密切相关的无线技术领域中，主要参与者之间已经历过激烈的争斗。RIM解决了两个接近十亿美元的专利诉讼，接着花费数亿美元购得专利，以避免进一步的诉讼。高通(Qualcomm)和诺基亚最近通过专利许可和商业交易解决了多年的诉讼。之前，高通通过商业协议和支付890万元解决了与博通(Broadcom)的纠纷。即使是苹果这个消费类电子产品的宠儿，也不能幸免于高昂的知识产权诉讼成本。诺基亚苹果对3G技术专利构成侵权，而苹果则宏达，声称宏达侵犯20余项专利。在所有情况下，解决侵权问题所追求的既有财务目标，也有战略目标。医疗器械市场跟消费电子和半导体市场发展面临的另一个相似之处就是中国崛起成为创新中心。由于成本压力，医疗器械的生产向中国转移，当地的专业服务机构已经发展到了服务国内和国际两个市场。

虽然中国的医疗技术专利申请量不到美国的四分之一，但现在中国的医学研究人员与美国数量相近（140万），所以我们可以期待，源于中国的创新数量将在不久的将来急剧增长。事实上，2010年，听诊类（探听身体内部声音的设备）器械中，有超过120项专利是在中国授予的，而美国的申请和授予数量仅为30。正如消费电子和半导体产业那样，中国的医疗器械公司将基于当地市场的成功迅速征服世界舞台，加快创新步伐，降低价格水平。那么，医疗器械制造商又该如何有效管理创新以保护其知识产权，捍卫其市场地位，反驳竞争对手的专利侵权指控呢？答案之一即：将以专利为目的的产品技术分析（如产品拆解和半导体反向工程(RE)）运用到整个IP生命周期中来帮助企业制定商业战略和决策。专业的产品拆解可以详细、循序渐进地分解、分析和揭示电子产品（如医疗器械）的如下方面：集成电路(IC)含量系统架构系统指标器件指标物料清单(BOM)对医疗器械制造商而言，产品拆解可以提供如下方面的重要启示：谁是医疗器械的新兴电子元器件供应商？减少物料清单和制造成本的最佳方式是什么？如何以最佳方式将如无线连接这样的新技术整合到新的医疗产品中？为在新兴低成本环境中占据竞争优势，需要具有怎样的最佳设计、采购和制造策略？国内和国外市场新进参与者的竞争优势是什么？凭借产品拆解所得的信息资料，医疗器械市场参与者可以做出更好的业务决策，包括竞争定位、技术选择、研发策略、知识产权地位和市场机会等。当需要更深入地了解一个特定的器件如何工作、知识产权如何产生时，半导体反向工程(RE)是一个合法且行之有效的方法：根据市场上的其他半导体设备使用基准问题测试一个半导体器件确定可能会影响市场动态的芯片级技术发展趋势和关键创新技术确定是否对竞争对手的半导体实施发明专利权半导体反向工程技术包括半导体结构分析（该分析揭示了结构和制造的具体信息以及各种材料的元素组成）和电路提取（涉及把芯片层层拆开以研究其设计和功能）。通过完整的电路提取可以得到足够信息，目的是实质性地描绘芯片功能的蓝图。这种先进的技术分析特别有用，既有利于收集在先技术的证据促使侵权指控无效，也有利于支持针对市场份额构成威胁的竞争者而提出的主张。使用反向工程来生成使用专利技术的证据是成功主张专利的关键，因此也是创新回报最大化的关键。我们在消费电子领域看到的许多趋势（包括产品创新的快速增长、在亚洲经营的公司间的激烈竞争、战略性应用知识产权以实现业务目标）也已经出现在医疗器械行业。由于机构医疗成本较高，对使用无线和其他半导体技术进展的个人健康解决方案的需求不断增加，消费医疗器械领域正成为对许多相关业务具有影响的消费电子市场。可以预计的是，半导体公司、电子公司和NPE在过去20年中形成的竞争性IP“文化”和管理实践会在医疗器械领域得到积极应用。以专利为目的的产品技术分析（产品拆解和先进的半导体反向工程技术）是用于巩固竞争情报和知识产权举措的途径之一。医疗器械行业中的竞争企业，特别是那些先前经验在于制药业的企业，需要未雨绸缪，采取严格的技术情报方法和积极的知识产权管理政策，并将其作为支持企业目标结构化的IP生命周期的一部分。在这种竞争格局中，充分利用企业的知识产权资产才是商业成功之道。通过高级专利评估可以分析专利资产是否能给企业带来更多收益，如与技术/应用领域相关的专利布局，确定相关或适用市场等等。

作者：Bill Betten