반도체 Fab 생산 물류 통합 시뮬레이션에 관한 연구

Abstract

본 연구는 반도체 제조 시스템(Fabrication, Fab)의 생산 및 물류 시스템을 통합 하는 시뮬레이션 방법을 제안한다 반도체 Fab은 다양한 제품을 동시에 생산하는 잡샵(Job-shop)방식의 생산 시스템으로, 특유의 재 진입(Re-entrant)공정과 큐 타임(Queue Time) 제약 조건 등으로 인해 현존하는 제조 시스템 중 가장 복 잡한 것으로 알려져 있다. 일반적으로 반도체 Fab에서는 그 복잡도와 규모 때문에 생산 및 물류 시스템을 분리하여 시뮬레이션을 진행한다. 하지만, 생산시스템을 구 성하는 공정, 배치, 물류는 서로 유기적으로 연결되어 있으므로, 통합된 관점에서 운영 로직을 실험하고 평가할 수 있는 시뮬레이션 환경이 필요하다. 본 연구는 반도체 Fab의 통합 시뮬레이션을 위한 표준 테스트 베드(SMT 2020 + SMAT 2022)를 제안한다. 이 테스트 베드들에 대한 시뮬레이션 모델링 결과를 상세히 제시하며, 통합 시뮬레이션의 주요 한계인 낮은 실행 속도를 극복 하기 위한 방안으로 다중해상도 모델링(Multi resolution modeling)기법을 활용 하여 물류 시스템을 모델링하는 방법을 소개한다. 이 방법을 통해 고해상도 물류 모델에서 수집된 Fab내 물류 시스템의 다양한 변동 요소들을 저해상도로 효율적 으로 전환함으로써, 시뮬레이션 정합성을 유지하면서도 실행 속도를 크게 향상시 킬 수 있었다. 본 연구의 결과로서 개발된 시뮬레이터는 .Net 프레임워크를 활용하여 구 축되었으며, 시뮬레이션 중 정보를 저장하고 재사용할 수 있는 스냅샷 기능을 포 함하고 있다. 이 기능은 시뮬레이션 실험에 소요되는 시간을 현저히 줄여주며, 반 복적인 시뮬레이션 수행을 가능하게 한다. 이를 통해 반도체 Fab에 대한 시뮬레이 션을 수행할 때, 본 연구에선 제안하는 방법을 활용함으로써 높은 정합성과 빠른 시뮬레이션 속도를 갖춘 모델을 구축할 수 있을 것으로 기대한다. 주제어: 반도체 통합 시뮬레이션, 반도체 Fab 시뮬레이션, 반도체 Fab, 모델링 앤 시뮬레이션, 다중해상도 모델링