一、案例背景

某12英寸晶圓廠在擴(kuò)產(chǎn)過程中面臨設(shè)備代際差異問題：

·舊產(chǎn)線：采用倍福CX5140PLC（EtherCAT主站）控制光刻機(jī)、刻蝕機(jī)等關(guān)鍵設(shè)備，數(shù)據(jù)采集周期為200μs。

·新產(chǎn)線：部署西門子S7-1500PLC（ProfiNet主站）與MES系統(tǒng)，要求整合舊產(chǎn)線數(shù)據(jù)以實現(xiàn)全局調(diào)度。

·協(xié)議沖突：舊產(chǎn)線設(shè)備僅支持EtherCAT，而新產(chǎn)線采用ProfiNet，導(dǎo)致設(shè)備互聯(lián)成本高昂。

·解決方案：采用捷米特EtherCAT轉(zhuǎn)ProfiNet協(xié)議轉(zhuǎn)換網(wǎng)關(guān)以解決現(xiàn)場的協(xié)議沖突的問題。

二、設(shè)備連接與配置

硬件部署：

·EtherCAT域：通過ProfiNet轉(zhuǎn)EtherCAT協(xié)議轉(zhuǎn)換網(wǎng)關(guān)連接倍福CX5140與12臺EtherCAT從站設(shè)備（含4臺ASML光刻機(jī)）。

·ProfiNet域：西門子S7-1500通過OPCUA服務(wù)器與MES系統(tǒng)對接，實時獲取生產(chǎn)計劃。

關(guān)鍵配置步驟：

1.EtherCAT數(shù)據(jù)采集：

o在倍福TwinCAT3中配置網(wǎng)關(guān)為從站，映射512字節(jié)輸入（設(shè)備狀態(tài)）與256字節(jié)輸出（控制指令）。

o實現(xiàn)光刻機(jī)的曝光參數(shù)（如劑量、焦點位置）與刻蝕機(jī)的工藝參數(shù)（如氣體流量、射頻功率）的實時采集。

2.ProfiNet數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)：

o在西門子TIAPortal中配置網(wǎng)關(guān)為智能設(shè)備，將采集的設(shè)備數(shù)據(jù)通過PN/IO協(xié)議傳輸至S7-1500的DB塊。

o定義數(shù)據(jù)優(yōu)先級：將光刻機(jī)的報警信號設(shè)置為最高優(yōu)先級（IRT級別），確保異常情況0.5ms內(nèi)響應(yīng)。

3.時間同步機(jī)制：

o網(wǎng)關(guān)內(nèi)置IEEE1588PTP時鐘模塊，實現(xiàn)EtherCAT與ProfiNet網(wǎng)絡(luò)的納秒級同步，滿足半導(dǎo)體制造的亞微米級精度需求。

三、應(yīng)用成效與行業(yè)價值

生產(chǎn)優(yōu)化：

·產(chǎn)能提升：通過整合舊產(chǎn)線數(shù)據(jù)，新產(chǎn)線的晶圓處理效率提高18%，單臺光刻機(jī)的利用率從72%提升至85%。

·良率改善：實時監(jiān)控刻蝕機(jī)的等離子體密度波動，通過西門子PLC動態(tài)調(diào)整射頻功率，使刻蝕均勻性標(biāo)準(zhǔn)差從3.2%降至1.8%。

·維護(hù)成本：基于網(wǎng)關(guān)采集的設(shè)備振動數(shù)據(jù)，實施預(yù)測性維護(hù)，將非計劃停機(jī)時間減少60%。

四、行業(yè)標(biāo)桿意義：

1.跨代際兼容性：JM-ECAT-PN支持EtherCATv2.0與ProfiNetV2.3協(xié)議棧，可無縫銜接2007年至2025年的設(shè)備。

2.高可靠性設(shè)計：通過-40℃至85℃寬溫測試與IP20防護(hù)等級，滿足晶圓廠潔凈室環(huán)境要求。

3.標(biāo)準(zhǔn)化接口：內(nèi)置OPCUA與MQTT協(xié)議，支持與AWSIoT、阿里云等云平臺對接，助力半導(dǎo)體行業(yè)的數(shù)字化轉(zhuǎn)型。

具體內(nèi)容配置過程及其他相關(guān)咨詢可聯(lián)系楊工。

審核編輯 黃宇