MES | Prozessoptimierung der Reinräume

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Der Forschungsfabrik Mikroelektronik Deutschland (FMD) stehen derzeit 13 Reinräume mit 19.500 qm Reinraumfläche zur Verfügung. Über 2200 Maschinen bearbeiten Wafergrößen von 2“ bis 300 mm und Halbleitermaterialien von Si über SiGe zu Verbindungshalbleitern wie SiC, GaN, GaAs, InP und vielen mehr.

Mit der Implementierung eines einheitlichen MES (Manufacturing Execution System) in den Reinräumen der FMD wurden bis Ende 2021 die zugrundeliegenden Arbeitsprozesse und die damit zusammenhängende Terminologie erfolgreich abgestimmt.

Ein digitaler Zwilling von allen Objekten im Reinraum (wie z. B. von Wafern und Anlagen) sowie die Verwaltung dieser digitalen Abbilder im MES ermöglichen nun genauere Einblicke in die Reinraumnutzung. Durch neu entstandene Analysemöglichkeiten kann die Planbarkeit sowohl im Umfeld von fertigungsnahen (Fab-) wie auch bei forschungslastigen (Lab-) Arbeiten optimiert sowie die Steuerung und Dokumentation der Forschung und Entwicklung verbessert werden.

Optimierte Kooperation zwischen Instituten

©Adobe Stock | xiaoliangge

Über die lokale Implementierung eines einheitlichen MES hinaus, wurden Schnittstellen für den sicheren Transfer von Daten zwischen den Reinräumen geschaffen. Dadurch sind die in der FMD kooperierenden Institute in der Lage, ihre einzigartige Zusammenarbeit auch in Bezug auf die Arbeiten im Reinraum zu verbessern, zu intensivieren und das Know-how der FMD weiter zu bündeln. Bei der Entwicklung dieser Schnittstellen wurde auch das dezentrale Konzept der FMD berücksichtigt, sodass eine genaue Steuerung der austauschbaren Daten gewährleistet wird. Die Datenhoheit bleibt bei den Instituten.

Zur virtuellen Reinraumtour des Fraunhofer IPMS

Integration eines MES – Ziele und Vorteile

Mit der digitalen Verknüpfung der Reinräume innerhalb der FMD wird das Ziel einer effektiven und qualitativ hochwertigen Fertigungssteuerung angestrebt. Dezentrale Organisationsprozesse werden durch ein modernes, instituts-übergreifendes System abgelöst, das Prozesse einheitlich erfasst.

Unter dem Namen FMD-Digital implementiert die FMD mit dem MES einen digitalen Reinraum-Zwilling, der das Monitoring von Projekten quer über die gemeinsame Infrastruktur der FMD ermöglicht, qualifizierte Schnittstellen sowie Standards bereitstellt und die Reinraum-Auslastung steigert.

Drei Hauptziele werden mit der Installierung des MES verfolgt:

Das MES fördert den übergreifenden Datenaustausch zwischen und innerhalb der Institute, durch einen einheitlichen Datenraum.
Durch die Vereinheitlichung bzw. der Angleichung von Prozessen werden die Schnittstellen zwischen den einzelnen Instituten verbessert und somit die Zusammenarbeit gefördert.
Die Equipmentintegration und eine weitestgehend einheitliche Datenanalyse werden ermöglicht.

Die Struktur ist eine entscheidende Grundlage für zukünftige, durch Kooperation geprägte, Forschungsaktivitäten der FMD – u. a. im Umfeld des EU Chips Act.

Die FMD implementiert mit dem MES einen digitalen Reinraum-Zwilling, der das Monitoring von Projekten quer über die gemeinsame Infrastruktur der FMD ermöglicht.

©Fraunhofer IMS

MES als Grundlage für die AHSI-Pilotline

Die digitale Verknüpfung der Reinräume innerhalb der FMD ist von zentraler Bedeutung, um Prozessflüsse von Demonstratoren/Prototypen als auch Pilotserien effektiv zu planen und zu steuern. So bildet die MES-Integration eine Grundvoraussetzung für die Umsetzung der innerhalb des EU Chips Act verankerten AHSI-Pilotline (Advanced Heterogeneous System Integration).

MES auf einen Blick
Partner	Die Manufacturing Execution Systeme werden an folgenden Fraunhofer-Instituten harmonisiert, vereinheitlicht und professionell aufgebaut: Fraunhofer EMFT, Fraunhofer ENAS, Fraunhofer HHI, Fraunhofer IAF, Fraunhofer IISB, Fraunhofer IMS, Fraunhofer IPMS, Fraunhofer ISIT und Fraunhofer IZM, Leibniz FBH. Ein Anschluss des Leibniz IHP an das gemeinsame MES wird aktuell umgesetzt. Ein Anschluss des Leibniz IHP an das gemeinsame MES wird angestrebt.
Ziele	Mit der digitalen Verknüpfung der Reinräume innerhalb der FMD wird das Ziel einer effektiven und qualitativ hochwertigen Fertigungssteuerung angestrebt. Dezentrale Organisationsprozesse werden durch ein modernes, instituts-übergreifendes System abgelöst, das Prozesse einheitlich erfasst.

MES auf einen Blick

Partner

Die Manufacturing Execution Systeme werden an folgenden Fraunhofer-Instituten harmonisiert, vereinheitlicht und professionell aufgebaut: Fraunhofer EMFT, Fraunhofer ENAS, Fraunhofer HHI, Fraunhofer IAF, Fraunhofer IISB, Fraunhofer IMS, Fraunhofer IPMS, Fraunhofer ISIT und Fraunhofer IZM, Leibniz FBH. Ein Anschluss des Leibniz IHP an das gemeinsame MES wird aktuell umgesetzt. Ein Anschluss des Leibniz IHP an das gemeinsame MES wird angestrebt.

Ziele

Mit der digitalen Verknüpfung der Reinräume innerhalb der FMD wird das Ziel einer effektiven und qualitativ hochwertigen Fertigungssteuerung angestrebt. Dezentrale Organisationsprozesse werden durch ein modernes, instituts-übergreifendes System abgelöst, das Prozesse einheitlich erfasst.