lunes , noviembre 20 2017
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Red inalámbrica de sensores optimiza las funciones de fabricación de semiconductores

El desafío

Las empresas de semiconductores gestionan atentamente sus instalaciones de fabricación de obleas de semiconductores para optimizar el porcentaje de tiempo que funcionan, el porcentaje de obleas correctas y el rendimiento. Los equipos técnicos que trabajan en las fábricas buscan constantemente nuevas formas de mejorar el rendimiento del proceso de fabricación, incluso en términos de fracciones de un porcentaje. En la fábrica de Linear Technology Corporation en Silicon Valley, California, se usan más de 175 cilindros de gas especiales en el proceso de fabricación de las obleas. Estos cilindros de gas deben ser atentamente monitorizados para asegurar un suministro sin interrupciones. Una interrupción imprevista del suministro de gas puede provocar cientos de miles de dólares en pérdidas de obleas, perdidas de beneficios y un retraso inaceptable en los envíos de productos a los clientes. Para evitar tiempos de inactividad, los técnicos anotan de forma manual la presión de cada cilindro en la fábrica tres veces al día. Este proceso es propenso a sufrir errores humanos y es caro de mantener. Normalmente se hace forma manual porque el cableado de comunicaciones es caro y no muy práctico en la fábrica. Los cilindros están ubicados por toda la fábrica y no hay enchufes de corriente AC ni puertos de Ethernet cercanos para la mayoría de ellos. El edificio está hecho de hormigón por motivos de seguridad, lo cual haría muy costoso instalar un nuevo cableado. Además, un gran proyecto de construcción para instalar cables de alimentación y comunicaciones frenaría el proceso de fabricación, causando más tiempo de inactividad.

La solución

Una red de malla inalámbrica que consiste en 32 nodos SmartMesh IP™ llamados “motes” es empleada para monitorizar la presión de los gases en el bunker de gas. Cada nodo se alimenta de un par de pilas de litio tipo AA L91 con una vida aproximada de 8 años, así no se requiere ni cableado nuevo ni tiempo de inactividad para instalar la red. A pesar de la estructura de hormigón y la alta presencia de metal en la fábrica, se ha demostrado que esta red es sumamente fiable. Hasta el momento en que se escribió este artículo, la red ha estado 83 días funcionando y ha transmitido más de 26 millones de lecturas de datos con una fiabilidad de > 99,99999%, unas 100 veces por encima de la exigente fiabilidad “cinco nueves” que se espera en sistemas de comunicación e informáticos de alta disponibilidad. Dentro del bunker de gas se mide cada cilindro para saber la presión del tanque y la presión regulada y estas lecturas son enviadas al sistema central de monitorización vía red SmartMesh. Cada nodo SmartMesh está conectado a dos cilindros y manda sus lecturas a un servidor en otro punto del edificio por la red de malla inalámbrica. En la sala de control el software de gestión de la fábrica muestra lecturas en tiempo real y calcula las tasas de uso para establecer horarios regulados de recambio de los cilindros. Además, se establecen umbrales de baja presión para advertir a los técnicos si los cilindros llegan a niveles bajos antes del tiempo programado. Las advertencias se muestran en la pantalla de la sala de control y a través de mensajes por internet 24 horas al día, siete días a la semana.

Resultados

Al usar tasas de consumo de gas en tiempo real los técnicos pueden prever con precisión cuándo reemplazar los cilindros, reduciendo pérdidas debido al gas sin usar que queda en aquellos cilindros que se cambian de forma prematura. Los beneficios van más allá del rendimiento mejorado del día a día. Al recoger los datos de uso de gas de forma centralizada y ponerlos a disposición de la gestión de la fábrica, este sistema permite analizar las tendencias que indican oportunidades para mejorar los procesos y la distribución en las fábricas de semiconductores. Esto ayuda a optimizar la capacidad de creci miento de la fábrica cuando sea necesario. “El aumento de eficiencia ha justificado la instalación de la red SmartMesh para la monitorización de los cilindros de gas. Como consecuencia, estamos planeando expandir este sistema de redes de malla a toda la fábrica para mejorar aún más el rendimiento de nuestras operaciones,” dijo Alex McCann, director de operaciones de Linear Technology.

Sumario

Optimizar el tiempo productivo activo y aumentar el rendimiento de las fábricas de semiconductores tiene como resultado una mayor producción. Cualquier instalación debe ocurrir sin causar interrupciones, debe adaptarse a los espacios disponibles y debe funcionar de manera fiable en entornos de hormigón y acero. Linear Technology ha instalado una red malla SmartMesh IP en su fábrica de semiconductores en Silicon Valley para mejorar su funcionamiento, monitorizando el uso de cilindros de gas y enviando datos en tiempo real al software de gestión de la fábrica. Estos datos facilitan estimaciones rápidas y precisas del uso de gas, asegurando reposiciones oportunas y reduciendo el tiempo de inactividad y malgasto de gases. Los datos son almacenados para ayudar en la planificación de capacidad.

Dust Networks

Los productos Dust Networks® de Linear Technology son circuitos integrados y módulos PCB pre-certificados completos con software para crear redes de malla inalámbricas. Una vez integrados en los sensores y puertos de comunicación de los clientes la conexión inalámbrica resultante logra una fiabilidad del 99,999% con un consumo ultra bajo. Esto permite su instalación en lugares difíciles del entorno de Internet de las Cosas (IoT). Los productos de Dust Networks han sido probados sobre el terreno con más de 50.000 redes instaladas en 120 países.



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