Конструкторско-технологические факторы влияющие на выход годной продукции

Научно-технический прогресс в развитии современных изделий микроэлектроники характеризуется резким повышением функциональных возможностей интегральных схем (ИС). Следствием этого является значительное повышение уровня технических параметров новых приборов.

Каждый из технических параметров характеризуется своим набором схемотехнических, конструкторских и технологических показателей, изменение величин которых оказывает влияние на основные экономические характеристики (включая выход годной продукции) производства новых изделий.

Для обоснованного планирования уровня выхода годной продукции необходимо выявить основные воздействующие факторы, установить их влияние и учесть при расчетах. Уровень выхода годной продукции определяется либо в процентах (0<P<100%), либо в относительных единицах (0<P<1). При расчетах планируемого уровня Рпл или при моделировании его удобней пользоваться относительной величиной, тогда как в практике и в отчетной документации расчет ведется в процентах.

Краткий анализ конструкторско-технологических факторов, влияющих на динамику и уровень выхода годной продукции, показывает, что планирование Р представляет сложную задачу, так как необходимо учитывать множество воздействующих факторов. Однако все факторы учесть невозможно, поэтому необходимо выявить доминирующие из них, чтобы разрабатывать модели с учетом главных влияющих факторов.

Факторами, влияющими на качество технологического процесса при изготовлении интегральных схем на стадии обработки полупроводниковых пластин, являются:

• плотность компоновки элементов схемы (число элементов на 1мм кристалла);

• уровень качества исходного материала и технологии (число дефектов на 1 мм или количество элементов на дефект);

• количество повторяемых технологических операций фотолитографии, диффузии, окисления, напыления, осаждения диэлектрика и др.;

• размеры приборных кристаллов;

• технические нормы электрических параметров (ТНЭП).

Коэффициент выхода годных на стадии сборки микросхем определяется в основном типом корпуса и количеством выводов. На стадии измерения готовых микросхем выход годных зависит от количества тестов при измерении статических и динамических параметров и технических норм электрических параметров.

Планирование динамики выхода годной продукции

Известно, что на величину и динамику выхода годной продукции оказывает влияние большая совокупность факторов. Для целей планирования практически невозможно учесть их все. Однако установлено, что по мере неоднократного повторения технологических операций (в процессе наращивания объемов выпуска) постепенно устраняется дестабилизирующее воздействие факторов производства и наблюдается тенденция роста выхода годной продукции P(N).

Учитывая это, для целей планирования выхода годной продукции (как и для других экономических показателей в период освоения) в качестве основного коррелирующего фактора выбирается нарастающий итог объема выпуска продукции.

После каждого удвоения количества выпущенных партий (или объемов выпускаемой продукции) качество воспроизведения технологического процесса повышается на постоянную величину kоср относительно достигнутого на предыдущем уровне Р. Выразим суммарное количество изделий Nk, изготовленных в период освоения, через число удвоений А, т.е. ,тогда число удвоений . Искомая величина коэффициента выхода годных Pi относительно первоначального уровня P0 определится как

; (1)

илипосле преобразований

=;

При выводе уравнения для кривых освоения принималось

В нашем случае получим

Для конечной величины Nk значение функции , откуда

Подставляя полученное значение в выражение (1), получим

(2)

Принимая отношение , тогда .

Таким образом, зная (или задавая) конечную величину Pk, которую необходимо получить при выходе на установившийся серийный выпуск новой продукции, можно определить начальное значение P0 и промежуточные величины выхода годных изделий при соответствующем параметре в кривой роста качества воспроизведения технологии.

Найденная с помощью кривой роста начальная величина коэффициента выхода годных изделий служит обоснованным ориентиром при переходе от опытного производства к серийному. Иными словами, только после достижения стабильного уровня P0 в условиях опытного производства целесообразно начинать серийное освоение изделий, и в этом случае динамика изменения величины P(N) будет соответствовать планируемой кривой освоения технологии.

Относительное изменение планируемой величины выхода годной продукции при каждом удвоении объема выпуска выражается через коэффициент освоения kос (тождественный kоср). Коэффициенты kос и в связаны соотношением . Так для =0.15 kос=0.9 (или 90%), для =0.32 kос=0.8. Это означает, что при каждом удвоении выпуска выход годной продукции увеличивается относительно достигнутого уровня на предыдущем удвоении на величину 1.Так для kос=0.9 0.1 (или 10%), для kос=0.8 0.2 (или 20%).

В практике планирования рекомендуется вначале задавать величину kос, а затем уже в процессе моделирования осуществлять автоматический расчет показателя крутизны кривой освоения в.

Чем ближе к единице (или 100%), тем стабильней технологический процесс, в связи с чем его воспроизводимость становится близка к серийному производству. При kос 1 процесс промышленного освоения считается законченным.

Период промышленного освоения выпуска новых изделий обычно находится в пределах двух-трех лет. В связи с этим использование методики кривых освоения при планировании выхода годной продукции, да и других экономических показателей, ограничивается периодом от одного до трех лет производства новой продукции.

В процессе производства ежедневно обрабатывается множество партий конкретного типа изделий. По окончании технологического цикла изготовления каждой партии изделия определяется общий выход годной продукции, представляющий результат произведения пооперационных выходов годных изделий. Совокупность показателей выходов годной продукции всех партий данного типа изделия, выпускаемых в определенный период (месяц, квартал), усредняется и в отчетной плановой документации проставляется средняя величина выхода годной продукции за данный период. Таким образом, по закону больших чисел эта величина достаточно достоверно отражает состояние отработанности технологического процесса. Исходя из сказанного, в процессе моделирования используются средние величины выхода годной продукции.

Моделирование выхода годной продукции на основе кривых освоения (или кривых роста качества воспроизведения технологических процессов) предполагает определение динамики искомой величины относительно изменения объема выпускаемой продукции нарастающим итогом с начала освоения. При формировании перспективных и годовых планов производства новых изделий, как правило, известны годовые объемы выпуска. Эти величины являются достаточными в качестве исходных данных для моделирования выхода годной продукции. При проведении расчетов величина годового объема выпуска делится на определенное число удвоений. Обычно на практике количество удвоений наращивания объемов выпуска колеблется в пределах 4-5 для каждого из первых двух лет и 3-4 для третьего и последующих лет. Например, если объем выпуска для первого года запланирован 10 тыс. шт., тогда, начиная с конечной суммарной величины в обратном направлении, объем после удвоения будет составлять следующие величины: 5; 2.5; 1.25; 0.625 тыс. шт.

Далее уменьшать объем выпуска нецелесообразно для ИЭТ. Поэтому в качестве исходной величины объема выпуска устанавливается программа 625 шт. Полученные расчетные значения объемов выпуска используются далее для моделирования динамики P(N).

Для каждого года выпуска и конкретного типа изделия устанавливается примерная целесообразная величина выпуска, от которой начинается счет удвоения производства, не увязываемый пока со временем выпуска.

Планирование динамики выхода годной продукции в период освоения целесообразно начинать с конечной величины, которую необходимо получить при окончании освоения (или для первого года выпуска). Учитывая, что годовое планирование осуществляется как минимум за полгода до предстоящего планового периода, трудно обоснованно определить начальный уровень выхода годной продукции.

В тоже время конечную величину выхода годной продукции (или ее экономически целесообразный уровень для развертывания выпуска) можно рассчитать различными методами достаточно обоснованно. По результатам первого года выпуска нового изделия степень определенности для планирования начальной величины выхода годной продукции на второй год выпуска значительно повышается. Это позволяет расчеты выхода годной продукции для второго года производства осуществлять с начального значения, а не с конечного.

Необходимо учитывать при планировании P(N), что на второй и последующие годы коэффициент освоения kос должен быть выше, чем в предыдущий год. Например, если на первый год kос=0.73, то на второй - kос =0.78, на третий год - kос =0.83.