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工程智能:崛起中的中國(guó)力量

工程智能發(fā)展之路(一):崛起中的中國(guó)力量半導(dǎo)體工廠是現(xiàn)代工業(yè)皇冠上的明珠,其生產(chǎn)過(guò)程復(fù)雜精細(xì),對(duì)效率和良率有著極高的要求。然而,傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)分析和經(jīng)驗(yàn)傳承模式已難以滿足智能制造時(shí)代的需求,成為制約現(xiàn)代工廠發(fā)展的瓶頸。工程智能(Engineering Intelligence, EI)作為半導(dǎo)體工業(yè)軟件體系的核心環(huán)節(jié),正扮演著越來(lái)越重要的角色。

但在這個(gè)領(lǐng)域,國(guó)內(nèi)長(zhǎng)期處于無(wú)人區(qū),以深圳智現(xiàn)未來(lái)工業(yè)軟件有限公司為代表的國(guó)內(nèi) EI 廠商強(qiáng)勢(shì)崛起,不僅打破了國(guó)外廠商壟斷,更以人工智能的引入,為中國(guó)制造業(yè)智能化轉(zhuǎn)型注入澎湃動(dòng)力。

工程智能(EI)是制造智能化的必經(jīng)之路

在半導(dǎo)體行業(yè)的早期,制造過(guò)程依賴于嚴(yán)格的物理控制和工程師的個(gè)人經(jīng)驗(yàn)。當(dāng)時(shí),工藝的復(fù)雜度相對(duì)較低,晶圓廠的規(guī)模也較小,數(shù)據(jù)處理和分析的需求可以通過(guò)半手工方式或通用軟件工具來(lái)滿足。但隨著集成電路(IC)的特性逐漸變得復(fù)雜,傳統(tǒng)的方法開(kāi)始顯得力不從心。

隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的進(jìn)步,自動(dòng)化開(kāi)始進(jìn)入半導(dǎo)體制造領(lǐng)域。晶圓廠開(kāi)始利用計(jì)算機(jī)控制設(shè)備和制造執(zhí)行系統(tǒng)(MES)來(lái)管理生產(chǎn)流程。數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)(DCS)和統(tǒng)計(jì)過(guò)程控制(SPC)工具的引入,使得制造過(guò)程的監(jiān)控變得越來(lái)越精準(zhǔn)。

但是在現(xiàn)代制造業(yè)中,僅依靠制造執(zhí)行系統(tǒng)(MES)、設(shè)備自動(dòng)化系統(tǒng)(EAP)、高級(jí)計(jì)劃排程系統(tǒng)(APS)、實(shí)時(shí)派工系統(tǒng)(RTD)等各種管理系統(tǒng),還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠。這不僅考驗(yàn)工程師的經(jīng)驗(yàn)積累、能力儲(chǔ)備、責(zé)任心,還要求他們具有出色的復(fù)合能力。而且工廠的設(shè)備可能有成百上千的參數(shù),這些參數(shù)可能以秒甚至毫秒級(jí)的周期波動(dòng),加上多個(gè)參數(shù)之間的相互關(guān)聯(lián),光靠工程師手動(dòng)監(jiān)控是不現(xiàn)實(shí)的。同時(shí),這些海量的設(shè)備數(shù)據(jù)、工藝數(shù)據(jù)也是工廠最寶貴的資產(chǎn),如何挖掘其價(jià)值以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的智能決策是必須面對(duì)的挑戰(zhàn)。

于是,工程智能(EI)技術(shù)開(kāi)始萌芽,通過(guò)集成軟件、傳感器網(wǎng)絡(luò)和先進(jìn)的數(shù)據(jù)處理能力,幫助制造過(guò)程實(shí)現(xiàn)了更高的自動(dòng)化和智能化。人工智能技術(shù)(AI)的進(jìn)步為 EI 技術(shù)的發(fā)展提供了基礎(chǔ)和支撐。EI開(kāi)始采用更為復(fù)雜的算法來(lái)優(yōu)化制造參數(shù),進(jìn)行虛擬建模,實(shí)時(shí)監(jiān)控設(shè)備狀態(tài),并預(yù)測(cè)維護(hù)需求,輔助工程師決策。

工廠智能化制造的實(shí)現(xiàn)可以分為三個(gè)階段:數(shù)字化、自動(dòng)化和智能化。數(shù)字化是基礎(chǔ),通過(guò)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過(guò)程的數(shù)據(jù)采集和透明化;自動(dòng)化是提高生產(chǎn)效率的關(guān)鍵步驟,通過(guò)程序控制和機(jī)器協(xié)同代替“人手”,以及運(yùn)用生產(chǎn)調(diào)度系統(tǒng)來(lái)優(yōu)化工藝流程;最后,智能化是目標(biāo),通過(guò)工程智能建立復(fù)雜的算法模型,將工程師的經(jīng)驗(yàn)轉(zhuǎn)化為數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的智能分析,發(fā)現(xiàn)異常、精準(zhǔn)定位問(wèn)題根源,并提供及時(shí)的解決建議和反饋。

在制造業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)的路上,唯有制造自動(dòng)化與工程智能化兩者共同助力才能實(shí)現(xiàn)價(jià)值最優(yōu)。如果將工廠比喻為一個(gè)人體,自動(dòng)化系統(tǒng)(如MES等)就像是執(zhí)行命令的“手臂”,直接控制生產(chǎn)線上的機(jī)械手臂和設(shè)備,確保生產(chǎn)過(guò)程的連續(xù)性和效率;而工程智能(EI)系統(tǒng)則相當(dāng)于進(jìn)行思考和決策的“大腦”,涵蓋了更廣泛的數(shù)據(jù)分析和優(yōu)化任務(wù),如通過(guò)先進(jìn)過(guò)程控制(APC)來(lái)提升制程的控制能力,通過(guò)建模實(shí)時(shí)監(jiān)控和預(yù)測(cè)維護(hù)(FDC/PPM)來(lái)提高設(shè)備效率。

可以說(shuō),唯有工程智能這樣的“大腦”,工廠才能實(shí)現(xiàn)真正的智能化。工程智能不僅是實(shí)現(xiàn)制造業(yè)智能化的必經(jīng)之路,更是未來(lái)智能工廠的基石。

難如登山的工程智能軟件

但開(kāi)發(fā)工程智能軟件卻難如登山??v觀過(guò)去近50年,全球范圍內(nèi)僅有三家公司能夠提供成熟且經(jīng)過(guò)驗(yàn)證的工程智能軟件產(chǎn)品:美國(guó)AMAT (Applied Materials)、美國(guó)PDF Solutions和韓國(guó)BISTel。它們的成功,并非偶然,而是有跡可循。

陪伴超大型客戶從零到壹,是它們成功的關(guān)鍵因素。三家公司無(wú)一例外地在與超大型客戶的共同成長(zhǎng)和陪伴下,積累了寶貴的經(jīng)驗(yàn)和數(shù)據(jù)。

AMAT:成立于1976年,Intel三杰Robert Noyce、Gordon Moore和Andy Grove是Applied Materials的創(chuàng)始人,長(zhǎng)期以來(lái)AMAT是Intel的Tier1最佳供應(yīng)商,雙方合作積累了大量工藝經(jīng)驗(yàn)和數(shù)據(jù)。

PDF Solutions:成立于1991年,服務(wù)于稍晚起步的IDM和Fab,前兩大客戶長(zhǎng)期占據(jù)其年收入超20%,甚至40%以上。

BISTel:成立于2000年,部分核心成員來(lái)自三星電子,早在初期該公司尚未形成軟件產(chǎn)品的時(shí)期,BISTel就服務(wù)于三星,并在三星的支持下打磨產(chǎn)品,三星和海力士都是其20多年的客戶。

他們?cè)诖髲S的陪伴下工藝不斷精進(jìn),積累了數(shù)十年的晶圓工藝和數(shù)據(jù)沉淀,形成了極高的行業(yè)壁壘。

形容工程智能軟件的難,可以將之比作是“冰山模型”。露在海面上的常見(jiàn)現(xiàn)象及應(yīng)對(duì)策略只是冰山的一角,水面之下的經(jīng)驗(yàn)?zāi)P退惴ú攀侵苿訇P(guān)鍵。比如說(shuō),有些偶發(fā)情況可能一年只發(fā)生一回,但這對(duì)于產(chǎn)線來(lái)講都是不可接受的。即使經(jīng)驗(yàn)豐富的工程師,也難以窮盡所有偶發(fā)狀況。而經(jīng)驗(yàn)沉淀和傳遞是另一道難題,工程師積累的經(jīng)驗(yàn),往往是隱性的、非結(jié)構(gòu)化的,難以有效傳遞和共享。海量數(shù)據(jù)的價(jià)值也無(wú)法充分挖掘。如何應(yīng)對(duì)這些未知的挑戰(zhàn)?如何探尋異常背后的根因?這些問(wèn)題,考驗(yàn)著工程智能軟件的智慧和能力。

故而,工程智能系統(tǒng)的核心價(jià)值在于其深藏的經(jīng)驗(yàn)、精細(xì)打磨的模型算法和久經(jīng)考驗(yàn)的代碼,新進(jìn)的門(mén)檻極高,打磨成熟工程智能產(chǎn)品非常困難。

智現(xiàn)未來(lái),為國(guó)產(chǎn)工程智能而生

在這樣的背景下,2021年9月,智現(xiàn)未來(lái)通過(guò)收購(gòu)韓國(guó)BISTel的知識(shí)產(chǎn)權(quán),開(kāi)啟了100%全國(guó)產(chǎn)的本土的“工程智能之路”。智現(xiàn)未來(lái)不僅承接了原來(lái)BISTel的完整知識(shí)產(chǎn)權(quán)、重要核心人才隊(duì)伍、所有的中國(guó)客戶,還在強(qiáng)大的中國(guó)軟件工程能力的支撐下,完成了產(chǎn)品技術(shù)的快速迭代和升級(jí),并于2023年底發(fā)布了多款新產(chǎn)品和新版本,獲得了更多新老客戶的認(rèn)可和信賴。

在短短兩年多的時(shí)間內(nèi),智現(xiàn)未來(lái)已經(jīng)取得了顯著的成就,是中國(guó)本土唯一成功上線12英寸量產(chǎn)產(chǎn)線的國(guó)產(chǎn)工程智能系統(tǒng)供應(yīng)商。智現(xiàn)未來(lái)工程智能系統(tǒng)的常年穩(wěn)定運(yùn)行,保障著中國(guó)頂尖晶圓代工廠10-12萬(wàn)片晶圓/月的穩(wěn)定、高效的生產(chǎn)。在國(guó)內(nèi)頂尖的八家大硅片制造企業(yè)中,有五家選擇了智現(xiàn)未來(lái)的EI系統(tǒng),展現(xiàn)了其在行業(yè)中的廣泛認(rèn)可和應(yīng)用。此外,智現(xiàn)未來(lái)在中國(guó)顯示面板EI市場(chǎng)還實(shí)現(xiàn)了100%全面覆蓋。

目前智現(xiàn)未來(lái)形成了較為完善的產(chǎn)品矩陣,涵蓋數(shù)據(jù)搜集、監(jiān)測(cè)、分析、預(yù)測(cè)及自適應(yīng)決策等環(huán)節(jié),為泛半導(dǎo)體行業(yè)提供整體工程智能系統(tǒng)(EI)解決方案。

智現(xiàn)未來(lái)以EES(設(shè)備工程系統(tǒng))為核心的工程智能系統(tǒng),能夠從數(shù)據(jù)收集(設(shè)備數(shù)據(jù)、量測(cè)數(shù)據(jù)、產(chǎn)線數(shù)據(jù)等)——>建模監(jiān)測(cè)(FDC/DFD故障監(jiān)測(cè)、R2R/APC 先進(jìn)過(guò)程控制、SPC統(tǒng)計(jì)過(guò)程控制、RMS配方管理系統(tǒng)、MPA設(shè)備監(jiān)控性能分析等)——>數(shù)據(jù)分析(YAS良率分析、TA追蹤數(shù)據(jù)分析、CM裝備腔體匹配等)——>預(yù)測(cè)(WQP晶圓質(zhì)量預(yù)測(cè)、VM虛擬量測(cè)、PPM設(shè)備預(yù)測(cè)性維護(hù)等)——>最終以知識(shí)為核心,實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)自我學(xué)習(xí)控制,助力全廠的工藝生產(chǎn)設(shè)備的全方位的精細(xì)化管控。

“靈犀”大模型加持,“智”領(lǐng)未來(lái)

值得一提的是,在剛剛結(jié)束的業(yè)界盛會(huì)SEMICON CHINA 2024展會(huì)上,智現(xiàn)未來(lái)重磅呈現(xiàn)”靈犀”大語(yǔ)言模型的實(shí)際應(yīng)用案例。“靈犀”大語(yǔ)言模型備受業(yè)內(nèi)討論和關(guān)注,是國(guó)內(nèi)首個(gè)落地應(yīng)用的半導(dǎo)體垂直類(lèi)大語(yǔ)言模型。隨著人工智能技術(shù)的快速發(fā)展,大語(yǔ)言模型在各個(gè)領(lǐng)域展現(xiàn)出巨大的潛力。在半導(dǎo)體行業(yè),大語(yǔ)言模型在幫助工廠內(nèi)部解決數(shù)據(jù)層割裂、分析耗時(shí)、人才密度不足、數(shù)據(jù)價(jià)值未被充分挖掘等痛點(diǎn)方面頗有潛力,將有力推動(dòng)高端制造業(yè)實(shí)現(xiàn)智能化轉(zhuǎn)型與升級(jí)。

眾所周知,今天大多數(shù)工廠采用的是傳統(tǒng)中心控制的架構(gòu),各種各樣的應(yīng)用在數(shù)據(jù)層是割裂的,分析非常耗時(shí),且高度依賴工程師的個(gè)人經(jīng)驗(yàn)。為應(yīng)對(duì)這些挑戰(zhàn),工廠開(kāi)始打造大數(shù)據(jù)底座,實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)集成,雖減少了數(shù)據(jù)對(duì)齊時(shí)間,卻仍未擺脫對(duì)工程師個(gè)體經(jīng)驗(yàn)的依賴。

而大語(yǔ)言模型的出現(xiàn)為這些難題提供了一個(gè)良好的機(jī)會(huì)。大語(yǔ)言模型一個(gè)已經(jīng)驗(yàn)證的能力是把非結(jié)構(gòu)化的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)化,一方面能夠有效地把歷史上積累的數(shù)據(jù)資產(chǎn)盤(pán)活,另一方面通過(guò)整合結(jié)構(gòu)化和非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)形成對(duì)工廠全貌的認(rèn)識(shí)。

“靈犀”聚焦于提升行業(yè)效率和解決半導(dǎo)體領(lǐng)域的具體技術(shù)難題,是智現(xiàn)未來(lái)為半導(dǎo)體工廠打造的全新一代數(shù)字底座。依托先進(jìn)的MOE(Mixture of Experts)架構(gòu),“靈犀”能夠整合不同領(lǐng)域的專家級(jí)模型,打造強(qiáng)大而靈活的整體解決方案。該架構(gòu)的核心優(yōu)勢(shì)在于其多樣性和專業(yè)性,能夠針對(duì)各種具體任務(wù),提供定制化的智能分析和處理能力,大幅提升半導(dǎo)體研發(fā)和生產(chǎn)效率。

目前,“靈犀”大模型在缺陷圖像識(shí)別、Wafer Map失效自動(dòng)分類(lèi)、設(shè)備失效根因分析、良率預(yù)測(cè)等多個(gè)領(lǐng)域都已展現(xiàn)出巨大潛力,助力半導(dǎo)體行業(yè)智能化升級(jí)。以實(shí)際應(yīng)用為例,在半導(dǎo)體生產(chǎn)過(guò)程中的多模態(tài)缺陷識(shí)別應(yīng)用中,“靈犀”可將數(shù)百名工程師一年的工作量縮短至2-3個(gè)月完成,所用到樣本數(shù)量減少2個(gè)數(shù)量級(jí),分類(lèi)準(zhǔn)確率提升超過(guò)10%,大幅提高了生產(chǎn)效率,還顯著降低了工程師的負(fù)擔(dān)。

這些成功案例不僅展示了大模型技術(shù)在半導(dǎo)體實(shí)際應(yīng)用中的巨大潛力,也證明了智現(xiàn)未來(lái)在這一前沿技術(shù)領(lǐng)域的領(lǐng)導(dǎo)地位和創(chuàng)新能力。

智現(xiàn)未來(lái)依托于EI(工程智能),并使用AI(“靈犀”大語(yǔ)言模型)再次升級(jí)賦能,站在工業(yè)革新的前沿,為未來(lái)工廠的智能化轉(zhuǎn)型提供強(qiáng)有力的支持。

種種跡象表明,智現(xiàn)未來(lái)在本土化之后,不僅能夠把國(guó)際領(lǐng)先的工程智能技術(shù)消化吸收,還能夠根據(jù)中國(guó)本土企業(yè)的實(shí)際需求、以及巧用新的發(fā)展技術(shù)如大語(yǔ)言模型進(jìn)行創(chuàng)新和應(yīng)用,成功幫助本土客戶解決工程智能軟件“卡脖子” 問(wèn)題。

總結(jié)

過(guò)去,EI幾乎是國(guó)外廠商的天下;現(xiàn)在,以智現(xiàn)未來(lái)為代表的國(guó)內(nèi)EI廠商強(qiáng)勢(shì)崛起,打破了國(guó)外廠商的壟斷局面;未來(lái)已來(lái),EI將在工廠中發(fā)揮越來(lái)越重要的作用,而大語(yǔ)言模型將成為未來(lái)工廠的基座和中樞,助力制造業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)。國(guó)內(nèi)EI廠商必將大有可為,在推動(dòng)制造業(yè)智能化轉(zhuǎn)型中扮演重要角色。

我們也將持續(xù)關(guān)注和總結(jié)分享,智現(xiàn)未來(lái)“靈犀”作為國(guó)內(nèi)首個(gè)落地應(yīng)用的半導(dǎo)體垂直類(lèi)大語(yǔ)言模型,為行業(yè)帶來(lái)的新思路、新方法、新價(jià)值。