集束型晶圓制造裝備調(diào)度及其優(yōu)化算法

第1章 緒 論 1
1.1 半導(dǎo)體裝備制造產(chǎn)業(yè)的戰(zhàn)略意義 1
1.2 半導(dǎo)體制造工藝簡介 4
1.3 集束型晶圓制造裝備的高度復(fù)雜性 8
1.4 制造系統(tǒng)調(diào)度簡介 13
1.4.1 車間調(diào)度 14
1.4.2 機(jī)器人制造單元調(diào)度 16
1.4.3 抓鉤調(diào)度 19
1.5 集束型裝備調(diào)度 21
1.5.1 基本概念 21
1.5.2 調(diào)度資源 23
1.5.3 約束條件 24
1.6 集束型晶圓制造裝備調(diào)度分類 25
1.6.1 基于調(diào)度類型的分類方法 25
1.6.2 基于三鄰域（α∣β∣γ）的分類方法 27
1.6.3 基于調(diào)度環(huán)境和任務(wù)的分類方法 28
本章參考文獻(xiàn) 29
第2章 集束型晶圓制造裝備的建模方法 36
2.1 基于馬爾科夫模型的集束型裝備建模 36
2.1.1 馬爾科夫模型基礎(chǔ)理論 37
2.1.2 集束型裝備馬爾科夫建模過程 38
2.2 基于數(shù)學(xué)規(guī)劃模型的集束型裝備建模 39
2.2.1 數(shù)學(xué)規(guī)劃模型基本理論 40
2.2.2 集束型裝備數(shù)學(xué)規(guī)劃建模過程 41
2.3 基于時序圖模型的集束型裝備建模 43
2.3.1 時序圖模型基礎(chǔ)理論 43
2.3.2 集束型裝備時序圖建模過程 44
2.4 基于Petri網(wǎng)模型的集束型裝備建模 48
2.4.1 Petri網(wǎng)模型基礎(chǔ)理論 48
2.4.2 集束型裝備Petri網(wǎng)建模過程 54
2.5 基于仿真模型的集束型裝備建模 58
2.5.1 仿真模型的基本理論 59
2.5.2 集束型裝備仿真建模過程 61
2.6 小結(jié) 66
本章參考文獻(xiàn) 66
第3章 集束型晶圓制造裝備的調(diào)度方法 71
3.1 基于運(yùn)籌學(xué)方法的集束型裝備調(diào)度 71
3.1.1 運(yùn)籌學(xué)方法概述 72
3.1.2 混合整數(shù)規(guī)劃在集束型裝備調(diào)度中的應(yīng)用 79
3.1.3 分支定界算法在集束型裝備調(diào)度中的應(yīng)用 88
3.2 基于多項(xiàng)式算法的集束型裝備調(diào)度 94
3.2.1 多項(xiàng)式算法概述 94
3.2.2 多項(xiàng)式算法在集束型裝備調(diào)度中的應(yīng)用 97
3.3 基于啟發(fā)式方法的集束型裝備調(diào)度 99
3.31 啟發(fā)式方法概述 100
3.3.2 啟發(fā)式方法在集束型裝備調(diào)度中的應(yīng)用 105
3.4 基于智能優(yōu)化方法的集束型裝備調(diào)度 107
3.4.1 智能優(yōu)化方法概述 108
3.4.2 智能優(yōu)化方法在集束型裝備調(diào)度中的應(yīng)用 118
3.5 小結(jié) 120
本章參考文獻(xiàn) 121
第4章 集束型晶圓制造裝備的重入和混流調(diào)度 129
4.1 引言 129
4.2 重入調(diào)度的混合整數(shù)規(guī)劃模型 130
4.2.1 問題描述 130
4.2.2 約束條件分析 132
4.2.3 仿真 136
4.3 混流調(diào)度的混合整數(shù)規(guī)劃模型 138
4.3.1 調(diào)度問題 139
4.3.2 混合整數(shù)規(guī)劃模型 141
4.3.3 生產(chǎn)周期下界分析 144
4.3.4 仿真 148
4.4 小結(jié) 151
本章參考文獻(xiàn) 151
第5章 集束型晶圓制造裝備的多機(jī)械手調(diào)度 154
5.1 引言 154
5.2 基于分解方法的兩集束型裝備調(diào)度 155
5.2.1 符號定義和問題描述 155
5.2.2 問題的分解分析和模型的建立 157
5.2.3 機(jī)械手在緩沖模塊無碰撞的判斷條件 159
5.2.4 基于分解方法和線性規(guī)劃模型的搜索算法 161
5.2.5 仿真 162
5.3 有滯留時間約束的兩集束型裝備調(diào)度模型 164
5.3.1 符號定義和問題描述 164
5.3.2 集束型裝備的混合整數(shù)規(guī)劃模型 166
5.3.3 并行加工模塊 168
5.3.4 仿真 169
5.4 求解k晶圓周期序列的多集束型裝備調(diào)度 173
5.4.1 符號定義和問題描述 174
5.4.2 k序列的平均周期下界 175
5.4.3 k序列的構(gòu)造策略 177
5.4.4 仿真 182
5.5 小結(jié) 191
本章參考文獻(xiàn) 192
第6章 集束型晶圓制造裝備的滯留時間約束調(diào)度 194
6.1 引言 194
6.2 單臂機(jī)械手集束型裝備可調(diào)度性與調(diào)度 195
6.2.1 問題描述 195
6.2.2 并行加工模塊加工時間的等效性證明 197
6.2.3 可調(diào)度性分析 199
6.2.4 仿真 201
6.3 雙臂機(jī)械手集束型裝備可調(diào)度性與調(diào)度 203
6.3.1 符號定義和問題描述 203
6.3.2 有晶圓滯留時間約束的線性規(guī)劃模型 204
6.3.3 集束型裝備的可調(diào)度性分析 205
6.3.4 仿真 207
6.4 單臂機(jī)械手的集束型裝備啟發(fā)式搜索方法 211
6.4.1 問題描述 212
6.4.2 調(diào)度模型 213
6.4.3 基于線性規(guī)劃模型和沖突控制策略的啟發(fā)式搜索方法 214
6.4.4 仿真 216
6.5 基于分解思想的多集束型裝備啟發(fā)式調(diào)度方法 217
6.5.1 問題描述和定義 217
6.5.2 周期性調(diào)度過程分析 218
6.5.3 啟發(fā)式調(diào)度方法 219
6.5.4 仿真 220
6.6 基于遺傳算法的集束型裝備調(diào)度方法 222
6.6.1 問題描述和調(diào)度問題 222
6.6.2 改進(jìn)遺傳算法 224
6.6.3 仿真 228
6.7 小結(jié) 230
本章參考文獻(xiàn) 231
第7章 集束型晶圓制造裝備的應(yīng)急調(diào)度 234
7.1 引言 234
7.2 基于PSO的啟發(fā)式調(diào)度方法 236
7.2.1 調(diào)度問題描述和數(shù)學(xué)模型 236
7.2.2 基于前向和后向遞歸方法的內(nèi)層算法 237
7.2.3 微粒群算法優(yōu)化算法分析 242
7.2.4 基于微粒群算法的兩層在線調(diào)度方法 245
7.2.5 仿真 247
7.3 基于量子進(jìn)化算法的在線調(diào)度方法 250
7.3.1 在線調(diào)度問題 250
7.3.2 在線調(diào)度方法 251
7.3.3 外層量子進(jìn)化算法 253
7.3.4 仿真 256
7.4 小結(jié) 258
本章參考文獻(xiàn) 259
第8章 基于SEMI標(biāo)準(zhǔn)的集束型晶圓制造裝備控制平臺 261
8.1 引言 261
8.2 CTC控制軟件概述 262
8.2.1 國內(nèi)外半導(dǎo)體制造自動化公司 262
8.2.2 SEMI協(xié)會和SEMI標(biāo)準(zhǔn) 264
8.3 實(shí)時調(diào)度系統(tǒng)框架模型 266
8.3.1 基于SEMI標(biāo)準(zhǔn)的CTC控制軟件 266
8.3.2 實(shí)時調(diào)度系統(tǒng)框架模型 267
8.4 實(shí)時調(diào)度系統(tǒng)的監(jiān)督控制層 268
8.4.1 擴(kuò)展有限狀態(tài)機(jī) 269
8.4.2 基于EFSM的調(diào)度控制邏輯模型 269
8.5 基于CTMC標(biāo)準(zhǔn)的實(shí)時調(diào)度系統(tǒng)模塊管理層 272
8.5.1 作業(yè)分解過程 272
8.5.2 基于CTMC的作業(yè)執(zhí)行 273
8.6 數(shù)據(jù)通信協(xié)議的分析與設(shè)計(jì) 276
8.6.1 通信協(xié)議簡介 276
8.6.2 通信協(xié)議設(shè)計(jì) 308
8.6.3 通信協(xié)議開發(fā) 311
8.6.4 通信協(xié)議實(shí)現(xiàn) 316
8.7 模塊控制器層 320
8.7.1 加工模塊控制器軟件架構(gòu) 320
8.7.2 模塊控制器層模型 321
8.8 實(shí)時調(diào)度系統(tǒng)的測試與驗(yàn)證 321
8.8.1 測試和驗(yàn)證過程概述 322
8.8.2 測試和驗(yàn)證系統(tǒng)需求分析 322
8.8.3 測試和驗(yàn)證系統(tǒng)實(shí)現(xiàn) 323
8.9 小結(jié) 326
本章參考文獻(xiàn) 326