工业4.0技术正在为老化的芯片制造设备注入新的活力。
50多年前，意法半导体在新加坡开设了第一家半导体工厂，主要生产芯片组装和封装。此后不久，该公司意识到，它把工厂建在了一个芯片生态系统蓬勃发展、前景光明的地区。不久，该公司成为第一家在所谓的小红点(Little Red Dot)建立晶圆厂的公司。
今天，我们的意法半导体新加坡校区拥有几座建筑，使宏茂桥工业园区的原址相形见绌。该工厂拥有先进的200毫米生产线，但仍生产超过1000块150毫米制造设备的大量芯片。
大部分晶圆设备可以追溯到上个世纪，所以制造商不再支持它们，如果它们仍然存在的话。然而，几十年后，芯片制造齿轮继续以惊人的可靠性运行，远远超过其制造规格所要求的寿命，这要归功于更换零件和频繁升级更复杂的处理机器人和卡盘。现在，随着智能制造开始在半导体行业站稳脚跟，工业4.0技术正在为这些老化的主力注入新的活力。
尽管年代久远，但所有设备都符合行业制造标准。齿轮使用SECS/GEM接口协议进行远程控制，该接口协议最初与设备控制器集成或定制。我们还通过先进的配方管理，先进的警报和事件处理，以及安全的loT识别，最大限度地利用它。
至关重要的是，我们决定使用第三方产品系统地部署实时故障检测和分类(FDC)解决方案，该产品基于今天所谓的边缘计算架构。每一件关键加工设备都逐步与在晶圆厂数据中心的虚拟机上运行的专用FDC实例配对，FDC解决方案根据设备的SECS/GEM功能以高频监控重要设备参数，并使用经典的SPC(统计过程控制)算法甚至人工智能级协议实时分析传入的制造数据。
我们使用FDC边缘解决方案作为传感器信号聚合器，使我们的设备获得了第二次生命。该解决方案处理来自通过典型TCP-IP连接的传感器的实时信号。传感器一直是旧设备的可取之处，因为它们能够减少设备的功能，克服基本缺陷和设计弱点。
意法半导体新加坡工厂首次使用内置功率放大器和模拟输入节点的现成传感器节点。虽然非常实用且易于实现，但部署节点的成本可能很高。在使用FDC开发了更多传感器集成专业知识后，我们的晶圆厂设备专家决定基于著名的STM32微控制器设计内部解决方案。利用Arduino(一个具有易于使用的硬件和软件的开源电子平台)，设备团队现在可以设计和编程各种内部传感器，用于测量温度、湿度、水流和压力等。传感器采用FDC解决方案与工艺设备集成。
将传感器与边缘计算机上的FDC引擎集成在一起，可以在不损害机器本身完整性的情况下扩展旧设备的功能。虽然集成可以是快速的，但它必须是健壮的，以确保新测量的可靠性。同样，不断增长的连接需求带来了明确的网络安全风险，必须预先管理，每个解决方案都必须加强以最大限度地减少安全漏洞。
即便如此，与收益相比，挑战和风险也相形见绌!
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