战略协同层
围绕业务目标与主数据标准对齐设计、供应链与财务。
- PLM / PDMLink：ECN、配方、工艺规范一键发布。
- ERP：需求、WO、BOM、成本与财务闭环。
主数据权威源
0. 文档总览
从 IC 设计到成品出货，洞察半导体企业的端到端数智化底座
本文件给出半导体制造的端到端蓝图：从 IC 设计/流片 到 前道晶圆制造、后道封测、直至 成品入库与出货，并以 MES（制造执行系统） 为核心，阐述与 ERP/PLM/QMS/EAP/AMHS/SPC/APC/FDC/WMS/LIMS 等系统的集成数据流与管控逻辑，同时覆盖 人-机-料-法-环 要点、每道工序工艺流程与关键技术指标。
覆盖端到端环节
IC → 出货
集成系统
10+ 子系统
可定制
流程/数据模型
阅读提示：各小节提供“输入/输出、关键设备、工艺参数、在 MES 中的事务与质控点、数据采集项、5M1E 注意事项”。
1. 体系架构与系统集成
以 MES 为中枢串联计划、执行、设备与数据，实现实时闭环
制造执行中枢
MES 驱动工单编排、配方下发、WIP 可视化和质量追溯。
- 排程 & Dispatch：多工艺路线、批次/批号策略。
- 质量履历：SPC、电子签核、批次/序列化追溯。
生产指挥塔
自动化与设备层
设备、搬运与感知系统协同，实现无人化、敏捷化执行。
- EAP / CIM：配方下载、状态、报警（SECS/GEM）。
- AMHS / OHT：载具调度、自动搬运、智能库位。
秒级联动
数据洞察层
沉淀全量数据资产，驱动预测、最优控制与业务洞察。
- FDC / SPC / APC：参数趋势、越线拦截、闭环控制。
- BI & 数据湖：OEE、良率、成本、能耗全域分析。
数据闭环
1.1 系统清单
核心 MES：排程、配方/工艺路线、WIP 追踪、条码、SPC、追溯
ERP：物料主数据、BOM/工单、成本、采购、库存、应收应付
PLM/PDMLink：设计数据、ECN/ECO、BOM 变更、图纸版本
EAP/CIM：设备自动化、配方下载、状态/报警、SECS/GEM、HSMS
AMHS/OHT/AGV：自动搬运、投料/取片、库位管理
SPC/APC：统计过程控制、先进过程控制（Run-to-Run）
FDC：设备健康监测、参数越线/趋势异常、预防性维护
QMS：质量管理（8D、内外部不良、变更/偏差、校准）
WMS：成品/在制品仓、条码与批次、出入库
LIMS：实验室、材料理化、污染/洁净度检测
SCADA/EMS：公辅/能耗、洁净室、气体/化学品、环境监控
BI/数据湖：ETL、趋势看板、OEE、良率/成本分析
1.2 集成关系与数据流
PLM
规格 / BOM / ECN 发布
ERP
物料 / 工单 / 采购
MES
工艺路线 / 配方 / 排程 · WIP 台账
SCADA / EMS
能耗 / 环境监测
MES
采集 / 报警 / 联动
EAP / CIM
设备状态 / 配方下载
MES
设备状态（SECS / GEM）
FDC / SPC / APC
趋势监控 / 越限 / 闭环控制
MES
Run-to-Run 调整 / 偏差处置
QMS / LIMS
质检 / 实验 / 8D
MES
判定 / 处置 / 追溯留痕
WMS
入库 / 出库 / 批次追溯
ERP
财务结算 / 库存核对
典型接口事件（示例）
工艺主数据
- 源系统 → 目标系统
- ERP/PLM → MES
- 信息关键字段
- Item/Spec、BOM版本、有效期、工艺路线
- 触发时机
- 新增/变更 ECN
工单派发
- 源系统 → 目标系统
- ERP → MES
- 信息关键字段
- WO编号、产量、优先级、交期、客户/物料
- 触发时机
- 计划排产
设备配方下发
- 源系统 → 目标系统
- MES → EAP
- 信息关键字段
- RecipeID、参数、校验签名
- 触发时机
- Track-In/Start
设备状态上报
- 源系统 → 目标系统
- EAP → MES
- 信息关键字段
- RUN/IDLE/DOWN、Alarm、PPID
- 触发时机
- 状态变更
过程数据采集
- 源系统 → 目标系统
- EAP/FDC → MES/SPC
- 信息关键字段
- 参数点、统计值、批次ID
- 触发时机
- 采样/越限/事件
质量检验
- 源系统 → 目标系统
- MES/QMS ↔ LIMS
- 信息关键字段
- 产品ID、检验项目、结论判定
- 触发时机
- 抽检/首件/放行
成品入库
- 源系统 → 目标系统
- MES/WMS → ERP
- 信息关键字段
- 条码、包装、批次号、库位
- 触发时机
- 完工/入库过账
1.3 主数据与编码体系
物料编码（Part/Spec）
统一在 ERP/PLM 维护；区分晶圆/掩膜/化学品/气体/目标/封装料/载具。
BOM/配方/工艺路线
PLM 定义版本；MES 落地为 Route + Step + Recipe；受 ECN 控制。
设备/夹具主数据
设备ID、型号、能力矩阵（Capability）、PM 计划、计量校准；夹具寿命。
编码规则
批次Lot、载具Carrier、晶圆Wafer、序列号SN 条码规则（含校验位）。
人员与资质
操作员上岗证与培训矩阵；与 MES 权限/电子签名绑定。
1.4 标准/协议规范
- 设备/自动化：SEMI E4/E5/E30（SECS/GEM）、E37（HSMS）、E40/E42（PPID/Recipe）、E87/E90（Carrier/WIP）、E94（Control Job）、E10（设备状态模型）。
- 数据/接口：REST/Message Queue、OPC UA、MQTT、CSV/Parquet、电子签名（21 CFR Part 11）。
- 质量/合规：ISO 9001、IATF 16949、ESD/洁净室规范、化学品/GHS、信息安全（ISO 27001）。
2. 人-机-料-法-环（5M1E）注意事项
将现场资质、设备能力与环境监控绑定到 MES 约束与联锁中
人（Man）
- 关键看点
- 操作资格、培训记录、上岗/授权、电子签名、交接班
- 与 MES/质量的关联
- 人员校验、双人复核、异常联动、人员批次追溯
机（Machine）
- 关键看点
- 设备台账、配方一致性、PM/校准、状态报表、OEE
- 与 MES/质量的关联
- EAP 接口、设备状态采集、Recipe Lock、参数管控
料（Material）
- 关键看点
- 物料检验、批次/保质期、化学品审批、库存账实
- 与 MES/质量的关联
- 批次追踪、先进先出/FEFO、WMS 联动
法（Method）
- 关键看点
- 标准作业、SOP、工艺指导书、偏差/变更/ECN
- 与 MES/质量的关联
- 版本控制、强制确认、电子签名
环（Environment）
- 关键看点
- 洁净度、温湿度、废气/能耗、静电防护
- 与 MES/质量的关联
- SCADA/EMS 采集、越限告警、环境履历
测（Examination）
- 关键看点
- 检测规程、测试程序、SPC/CPK 指标
- 与 MES/质量的关联
- 在线采集、报警闭环、8D 追踪
3. 业务/工艺流程（IC → 成品）
按“设计 → 前道 → 后道 → 出货”梳理关键控制点与 MES 行为
3.1 IC 设计与流片
输入 / 输出
- 输入：规格需求、IP/版图、仿真模型、PDK、工艺窗口。
- 输出：GDSII/OPC 数据、掩膜版（Mask Set）、工艺卡（Traveler）。
关键系统
PLM（版本/ECN）、与光刻厂（Mask Shop）接口；ERP 建立掩膜物料与采购。
技术要点 / MES 行为
- DRC/LVS、良率预测、OPC 校正、Mask CD 与缺陷监控。
- MES 初始化 Route/Step/Recipe，配置试产工单与特殊放行策略。
3.2 晶圆制造（前道）
总览：典型层次与循环
晶圆在 氧化 → 光刻 → 蚀刻 → 离子注入 → 沉积 → CMP → 互连 等工序之间多次循环，直至目标层数完成。
氧化（Oxidation）
- 工序/目的
- 硅片氧化生成 SiO₂ 层
- 关键设备
- 氧化炉
- 采集指标（示例）
- 温度/时间/氧化速率、厚度均匀性
- MES 聚焦
- Track-In 校验、配方签核、SPC 趋势
- 5M1E 要点
- 石英舟、化学品纯度、清洗残留
光刻（Lithography）
- 工序/目的
- 涂胶/曝光/显影转移图形
- 关键设备
- 涂胶机、曝光机、对准系统
- 采集指标（示例）
- CD 精度、对准误差、剂量/焦距
- MES 聚焦
- 配方版本、E95 数据、CD/Overlay 采集
- 5M1E 要点
- 掩膜版状态、ESD 防护、防错操作
刻蚀（Etching）
- 工序/目的
- 选择性去除材料
- 关键设备
- 干法 RIE/ICP、湿法刻蚀
- 采集指标（示例）
- 选择比、刻蚀速率、残留厚度
- MES 聚焦
- Endpoint 监控、FDC 报警、批内比对
- 5M1E 要点
- 气体配比、化学品安全、排气系统
离子注入
- 工序/目的
- 形成掺杂分布
- 关键设备
- 离子注入机
- 采集指标（示例）
- 剂量/能量、角度、退火时间
- MES 聚焦
- 配方签核、防呆校验、Dose Monitor
- 5M1E 要点
- 屏蔽防护、装夹校准
沉积（CVD/PVD/ALD）
- 工序/目的
- 薄膜沉积/应力调控
- 关键设备
- CVD、PVD、ALD 设备
- 采集指标（示例）
- 厚度、应力、成分均匀性
- MES 聚焦
- 配方版本、薄膜厚度 SPC、批次追踪
- 5M1E 要点
- 气体系统、泄漏监测、交叉污染
CMP
- 工序/目的
- 晶圆表面平坦化
- 关键设备
- CMP 抛光机
- 采集指标（示例）
- 去除率、WIW/WTW 均匀性、划痕
- MES 聚焦
- Pad/浆料批次追踪、配方参数
- 5M1E 要点
- 耗材寿命、Pad 状态、残留清洗
金属互连
- 工序/目的
- 金属化/导通
- 关键设备
- 溅射/电镀、刻蚀、CMP
- 采集指标（示例）
- 线宽、电阻、空洞缺陷
- MES 聚焦
- 通孔/线路追踪、关键参数监控
- 5M1E 要点
- 铜污染控制、退火工艺、洁净度
检测/计量
- 工序/目的
- CD/Overlay/缺陷监控
- 关键设备
- SEM、AFM、OCD、视觉检测
- 采集指标（示例）
- CP/CPK、缺陷 PPM、Overlay 3σ
- MES 聚焦
- 自动报警、Hold Lot 闭环
- 5M1E 要点
- 量测程序、设备状态、SLA 时效
3.3 晶圆测试与电性（Probe/E-Test）
输入 / 输出
- 输入：完成前道的晶圆 + 探针卡。
- 输出：Die Map（良率/分档）、坏点标记、Test Data。
关键设备 / 参数
- 探针台/测试机、探针卡管理。
- I-V、Leakage、Speed Bin、温箱温度等参数。
MES & 数据
- 自动导入测试结果（Tester/CSV），统一不良代码。
- Die Mapping 与后道切割关联，实现批次/晶圆/Die 级追溯。
- SPC：良率曲线；FDC：接触电阻趋势。
3.4 封装装配（后道）
切割（Dicing）
- 工序/目的
- 晶圆分割成裸片
- 关键设备
- 切割机、激光划片
- 质量指标（示例）
- 良率、崩边、切割尺寸
- MES/仓储关注
- Die Map 对位、单颗追踪、Lot 绑定
- 5M1E 要点
- 冷却水、清洗流程、刀片磨损
固晶（Die Attach）
- 工序/目的
- 芯片贴装至基板/引线框
- 关键设备
- 固晶机、点胶/焊料系统
- 质量指标（示例）
- 位置偏差、共面度、空洞率
- MES/仓储关注
- 配方参数、真空/温度记录、SPC
- 5M1E 要点
- 助焊剂/胶材、表面洁净、平整度
键合/倒装
- 工序/目的
- 形成电连接
- 关键设备
- 金/铜线键合机、凸点回流炉
- 质量指标（示例）
- 拉力/剪切、阻值、焊点缺陷
- MES/仓储关注
- 程序版本、DOE、SPC/报警记录
- 5M1E 要点
- 线材张力、治具精度、温湿度
封装（Molding/Underfill）
- 工序/目的
- 塑封/填充防护
- 关键设备
- 模压机、点胶机、烘箱
- 质量指标（示例）
- 气泡/裂纹、翘曲、填充高度
- MES/仓储关注
- 模具参数、温压曲线、配方管理
- 5M1E 要点
- 胶料黏度、固化时间、溢料控制
成型/测试/包装
- 工序/目的
- 成型打标、终检、包装入库
- 关键设备
- 成型机、激光打标、装箱线
- 质量指标（示例）
- 尺寸公差、标识清晰度、封装完整性
- MES/仓储关注
- 条码绑定、唯一性校验、AQL 判定
- 5M1E 要点
- 防静电、清洁度、包装材料
3.5 成品测试/烧机/QA
- Final Test：功能/性能/功耗/时序；分档（Speed/Power Bin）。
- Burn-in：高温老化，失效率（FIT）、早期失效筛除。
- QA/可靠性：HTOL、HAST、TC、Drop、ESD；抽检方案与合格判定。
- MES：测试数据自动采集，序列化追溯（SN→Lot→Wafer→Die）。
3.6 入库/出货/追溯
包装与标签
防潮/防静电、条码/二维码（含关键追溯字段）。
WMS/ERP
合格入库→财务入账；批次与客户订单绑定。
追溯
序列化/批次化全链路追溯，支持客户 8D/FA。
4. KPI 与可视化看板
构建分层指标体系：实时监控设备、良率、交付与成本
良率（Yield）
Wafer/Die/Final 分层
OEE
Availability × Performance × Quality
CT/WT
Cycle/Wait Time
PPM/CPK
过程能力与缺陷水平
On-Time Delivery
按单/按批达交
注：建议以 BI/数据湖进行分层建模（设备 → 工序 → 批次 → 单片/单颗 → 客户）。
5. 异常处理与质量闭环
通过自动拦截、8D 闭环、ECN 控制确保问题快速诊断与固化
- Hold/Release：越线/失控自动拦截；需电子签核与原因码。
- NCR/Deviation：来料/在制/出货不合格单；偏差评估与豁免。
- 8D 闭环：遏制—根因—纠正—验证—固化；跨系统证据链。
- 变更管理（ECN/ECO）：版本冻结、回溯验证、有效期切换。
- 预防维护（PM）：FDC 趋势→PM 触发；备件/工治具寿命联动。
6. 安全合规与变更管理
覆盖安全生产、信息安全与法规要求的多维防护
- 洁净室/化学品/气体/高温高压/电气安全、辐射/激光防护。
- InfoSec：分权/最小权限、电子签名、审计与留痕，数据主权与备份。
- 法规：RoHS/REACH、客户特殊要求（汽车 AEC-Q100/Q200）。
附录 A：工序技术指标速查（示例上限）
常见制程节点下的关键指标上限，可据此扩展项目基线
光刻
- 典型控制指标
- CD@Critical Layer、Overlay ≤ 3σ、对焦曲线、缺陷密度
刻蚀
- 典型控制指标
- 刻蚀速率、选择比、残余厚度、端点控制
薄膜
- 典型控制指标
- 膜厚、应力、成分均匀、空洞缺陷
CMP
- 典型控制指标
- 去除率、WIW/WTW、划痕/残留
金属
- 典型控制指标
- 线宽/阻值、电迁移、空洞、Void 缺陷
Probe
- 典型控制指标
- 良率、漏电、接触电阻、曲线一致性
封装
- 典型控制指标
- 焊线拉力、共面度、气泡/裂纹、外观 AQL
老化/可靠性
- 典型控制指标
- 通电合格率、频率分布、失效率、FIT、可靠性项目
说明：以上为通用项，项目落地需结合具体制程节点（如 28nm/7nm、模拟/功率/存储/MCU 等）与客户标准细化。