本發(fā)明涉及晶圓制造企業(yè)損失風(fēng)險(xiǎn)分析領(lǐng)域，特別是一種晶圓制造企業(yè)電壓暫降損失風(fēng)險(xiǎn)模糊綜合評(píng)價(jià)方法。

背景技術(shù)：

隨著高科技工業(yè)的快速發(fā)展，由計(jì)算機(jī)、電力電子型敏感元件、微處理器構(gòu)成的工業(yè)過(guò)程所占比重不斷增加，電能質(zhì)量問(wèn)題給應(yīng)用于各行業(yè)的這些敏感設(shè)備、敏感過(guò)程造成的影響和損失越來(lái)越大，造成的危害也越來(lái)越嚴(yán)重，它不僅影響了用戶的正常生產(chǎn)和經(jīng)濟(jì)效益，同時(shí)還會(huì)對(duì)電網(wǎng)公司的企業(yè)形象，地方政府的投資形象等均造成了巨大影響。

現(xiàn)代的晶圓制造企業(yè)對(duì)電壓暫降非常敏感，其生產(chǎn)過(guò)程包含了大量的精密設(shè)備。大多數(shù)設(shè)備需要在真空條件下運(yùn)行，且生產(chǎn)流程中所使用的氣體大多數(shù)為毒性、腐蝕性或易燃性的特殊氣體。當(dāng)發(fā)生電壓暫降使得生產(chǎn)過(guò)程部分或全部中斷時(shí)，不僅會(huì)造成半導(dǎo)體產(chǎn)品報(bào)廢等問(wèn)題，同時(shí)還可能會(huì)導(dǎo)致真空度不滿足生產(chǎn)要求、有毒氣體的泄漏造成人員的傷亡和環(huán)境的污染等，產(chǎn)生數(shù)目可觀的經(jīng)濟(jì)損失。

對(duì)于現(xiàn)有的損失風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估方法，大部分僅考慮了暫降給用戶造成的經(jīng)濟(jì)利益上的損失，并結(jié)合用戶故障頻次和用戶敏感設(shè)備敏感度進(jìn)行用戶整體的經(jīng)濟(jì)損失風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估。然而在實(shí)際中，當(dāng)電壓暫降作用于晶圓制造企業(yè)時(shí)，暫降給用戶造成的損失危害具有復(fù)雜性和多樣性的特點(diǎn)。用戶的電壓暫降損失風(fēng)險(xiǎn)不僅是體現(xiàn)在經(jīng)濟(jì)利潤(rùn)上的損失，還應(yīng)包括時(shí)間的浪費(fèi)、員工的態(tài)度以及客戶的滿意度等多個(gè)方面，其中員工的態(tài)度和客戶的滿意度等損失風(fēng)險(xiǎn)是十分巨大而又難以量化的。然而對(duì)于現(xiàn)有的許多電壓暫降損失風(fēng)險(xiǎn)的評(píng)估方法，都未曾考慮電壓暫降所造成的這部分難以量化的損失，從而難以綜合度量暫降給用戶造成的損失風(fēng)險(xiǎn)情況。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

有鑒于此，本發(fā)明的目的是提出一種晶圓制造企業(yè)電壓暫降損失風(fēng)險(xiǎn)模糊綜合評(píng)價(jià)方法，能夠綜合度量暫降給用戶造成的損失風(fēng)險(xiǎn)情況。

本發(fā)明的采用以下方案實(shí)現(xiàn)：一種晶圓制造企業(yè)電壓暫降損失風(fēng)險(xiǎn)模糊綜合評(píng)價(jià)方法，包括以下步驟；

步驟S1：將晶圓制造企業(yè)的損失風(fēng)險(xiǎn)分為直接損失、恢復(fù)損失和隱藏?fù)p失；所述直接損失包括產(chǎn)品報(bào)廢、停工損失和停機(jī)儲(chǔ)蓄；所述恢復(fù)損失包括恢復(fù)費(fèi)用和恢復(fù)時(shí)間；所述隱藏?fù)p失包括外部隱藏?fù)p害和內(nèi)部隱藏?fù)p失；所述內(nèi)部隱藏?fù)p失為企業(yè)內(nèi)部員工對(duì)于電壓暫降問(wèn)題的抱怨程度，所述外部隱藏?fù)p失為由電壓暫降造成的產(chǎn)品質(zhì)量下降和生產(chǎn)計(jì)劃延期所引起的工廠企業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力、聲譽(yù)和客戶滿意度的下降程度；

步驟S2：采用不確定性隨機(jī)評(píng)估方法對(duì)晶圓制造企業(yè)敏感設(shè)備的敏感度進(jìn)行評(píng)估，再根據(jù)各設(shè)備元件之間的邏輯關(guān)系計(jì)算晶圓制造企業(yè)各生產(chǎn)環(huán)節(jié)的敏感度；結(jié)合晶圓制造企業(yè)暫降水平評(píng)估結(jié)果，根據(jù)風(fēng)險(xiǎn)理論對(duì)工廠企業(yè)的直接損失風(fēng)險(xiǎn)、恢復(fù)損失風(fēng)險(xiǎn)和隱藏?fù)p失風(fēng)險(xiǎn)分別進(jìn)行分析量化；

步驟S3：結(jié)合步驟S2得出的晶圓制造企業(yè)各部分損失風(fēng)險(xiǎn)的量化分析結(jié)果，建立基于層次分析法的晶圓制造企業(yè)損失風(fēng)險(xiǎn)模糊綜合評(píng)價(jià)體系；根據(jù)各損失風(fēng)險(xiǎn)指標(biāo)評(píng)價(jià)等級(jí)隸屬度函數(shù)和評(píng)價(jià)集獲得各損失風(fēng)險(xiǎn)指標(biāo)的評(píng)價(jià)信息，并基于最大隸屬度原則，確定晶圓制造企業(yè)的電壓暫降綜合損失風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)。

進(jìn)一步地，所述步驟S2具體包括以下步驟：

步驟S21：采用實(shí)測(cè)法或隨機(jī)評(píng)估法對(duì)電壓暫降進(jìn)行評(píng)估，獲得電壓暫降幅值，電壓暫降持續(xù)時(shí)間和電壓暫降頻次指標(biāo)；所述實(shí)測(cè)法是根據(jù)工廠企業(yè)的歷史數(shù)據(jù)或者實(shí)際監(jiān)測(cè)點(diǎn)信息來(lái)獲得暫降指標(biāo)；當(dāng)沒(méi)有足夠的歷史信息時(shí)，則通過(guò)對(duì)已有故障統(tǒng)計(jì)建模的隨機(jī)評(píng)估方法來(lái)獲得暫降指標(biāo)；

步驟S22：采用隨機(jī)評(píng)估法通過(guò)在敏感設(shè)備的不確定區(qū)域A和B中分別建立兩個(gè)隨機(jī)變量V、T的概率分布函數(shù)p_x(V)和p_y(T)，和區(qū)域C中隨機(jī)變量V、T的聯(lián)合概率分布函數(shù)p_xy(T,V)，來(lái)表征不同設(shè)備的敏感度；其中，V為暫降幅值，T為暫降持續(xù)時(shí)間；

p_xz(T,V)＝p_x(T)p_z(V)；

其中，V_min<V<V_max，T_min<T<T_max，V_max和V_min分別為敏感設(shè)備不確定區(qū)域暫降幅值的上下限，T_max和T_min分別為敏感設(shè)備不確定區(qū)域暫降持續(xù)時(shí)間的上下限；V₀為暫降幅值期望值，一般取暫降幅值上下限的平均值，即V₀＝(V_max+V_min)/2；T₀為暫降持續(xù)時(shí)間期望值，一般取暫降持續(xù)時(shí)間上下限的平均值，即T₀＝(T_max+T_min)/2；σ₁和σ₂分別為暫降幅值和暫降持續(xù)時(shí)間概率密度函數(shù)的標(biāo)準(zhǔn)差；

根據(jù)不同敏感設(shè)備的不確定區(qū)域和隨機(jī)評(píng)估方法，得到各敏感設(shè)備的概率密度函數(shù)和累計(jì)概率密度函數(shù)，即各敏感設(shè)備的故障概率；

步驟S23：結(jié)合晶圓制造企業(yè)生產(chǎn)環(huán)節(jié)的結(jié)構(gòu)特性，根據(jù)設(shè)備之間的連接方式以及各設(shè)備的故障概率，計(jì)算工廠企業(yè)各生產(chǎn)環(huán)節(jié)的敏感度；

其中，生產(chǎn)環(huán)節(jié)為串聯(lián)結(jié)構(gòu)時(shí)的故障概率為：

生產(chǎn)環(huán)節(jié)為并聯(lián)結(jié)構(gòu)時(shí)的故障概率為：

其中，P_i表示生產(chǎn)環(huán)節(jié)中各敏感設(shè)備的故障概率；

步驟S24：根據(jù)晶圓制造企業(yè)的年電壓暫降發(fā)生頻次和生產(chǎn)環(huán)節(jié)敏感度，計(jì)算生產(chǎn)環(huán)節(jié)受電壓暫降影響的年故障次數(shù)為：

其中，P_i(V,T)表示(V,T)暫降下i環(huán)節(jié)的故障概率；N(V,T)表示(V,T)暫降的發(fā)生頻次；

步驟S25：對(duì)損失風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行量化分析。

進(jìn)一步地，所述步驟S25具體包括以下步驟；

步驟S251：計(jì)算直接損失風(fēng)險(xiǎn)RC_d：

其中，C_di表示生產(chǎn)環(huán)節(jié)i故障時(shí)造成的直接損失；C_ai表示生產(chǎn)環(huán)節(jié)i故障期間造成的平均產(chǎn)品報(bào)廢損失；C_bi表示生產(chǎn)環(huán)節(jié)i故障期間造成的平均停工損失；C_si表示生產(chǎn)環(huán)節(jié)i故障期間的平均停機(jī)儲(chǔ)蓄；n表示生產(chǎn)環(huán)節(jié)總數(shù)；N_i為i環(huán)節(jié)故障次數(shù)；

步驟S252：計(jì)算恢復(fù)損失風(fēng)險(xiǎn)，所述恢復(fù)損失風(fēng)險(xiǎn)包括恢復(fù)費(fèi)用風(fēng)險(xiǎn)和恢復(fù)時(shí)間風(fēng)險(xiǎn)，其中恢復(fù)費(fèi)用風(fēng)險(xiǎn)通過(guò)下式計(jì)算：

其中，C_ri表示生產(chǎn)環(huán)節(jié)i的平均恢復(fù)費(fèi)用；C_ki表示生產(chǎn)環(huán)節(jié)i的平均維修費(fèi)用；C_li表示生產(chǎn)環(huán)節(jié)i的平均重啟費(fèi)用；C_gi表示生產(chǎn)環(huán)節(jié)i重啟后的平均補(bǔ)償費(fèi)用；N_i為i環(huán)節(jié)故障次數(shù)；

其中，恢復(fù)時(shí)間風(fēng)險(xiǎn)通過(guò)下式計(jì)算：

其中，T_ri表示生產(chǎn)環(huán)節(jié)i的平均恢復(fù)時(shí)間；T_ki表示生產(chǎn)環(huán)節(jié)i的平均維修時(shí)間；T_li表示生產(chǎn)環(huán)節(jié)i的平均重啟時(shí)間；T_gi表示生產(chǎn)環(huán)節(jié)i重啟后的平均補(bǔ)償時(shí)間；N_i為i環(huán)節(jié)故障次數(shù)；

步驟S253：計(jì)算隱藏?fù)p失風(fēng)險(xiǎn)：

其中，隱藏?fù)p失風(fēng)險(xiǎn)為RC_o+RC_i，RC_o和RC_i分別為外部隱藏?fù)p失風(fēng)險(xiǎn)和內(nèi)部隱藏?fù)p失風(fēng)險(xiǎn)；P_s為s暫降嚴(yán)重程度的概率；C_os和C_is分別為外部隱藏?fù)p失和內(nèi)部隱藏?fù)p失的評(píng)估結(jié)果。

進(jìn)一步地，所述步驟S3具體包括以下步驟；

步驟S31：將整個(gè)工廠企業(yè)的損失風(fēng)險(xiǎn)作為目標(biāo)層對(duì)象集U；損失風(fēng)險(xiǎn)中的直接損失、恢復(fù)損失和隱藏?fù)p失作為準(zhǔn)則層因素集，即U＝{U₁,U₂,U₃}；各損失因素下的子損失指標(biāo)作為指標(biāo)層因素，U_i＝{u_i1,…,u_in}，i＝1,2,3，i表示第i準(zhǔn)則層指標(biāo)，n為該準(zhǔn)則層下的指標(biāo)數(shù)；

步驟S32：通過(guò)確定模糊綜合評(píng)價(jià)體系中的因素集和評(píng)價(jià)集得到評(píng)價(jià)體系最底層的單因素評(píng)價(jià)矩陣R，再根據(jù)層次分析法確定各層次中的權(quán)重值矩陣W，通過(guò)模糊變換求得各層次中的一級(jí)綜合評(píng)價(jià)結(jié)果B，再根據(jù)評(píng)價(jià)體系的層次結(jié)構(gòu)反復(fù)進(jìn)行合成運(yùn)算，得到最終綜合評(píng)價(jià)結(jié)果。

進(jìn)一步地，步驟S32中所述根據(jù)層次分析法確定各層次中的權(quán)重值矩陣W具體包括以下步驟；

步驟S321：建立判斷矩陣，定性描述同一層次各指標(biāo)之間的相對(duì)重要度，根據(jù)需要進(jìn)行判斷的指標(biāo)數(shù)確定判斷矩陣的階數(shù)，得到判斷矩陣；

步驟S322：確定所述判斷矩陣的最大特征根以及各指標(biāo)權(quán)重；

步驟S323：對(duì)所述判斷矩陣進(jìn)行一致性檢驗(yàn)，用以確定權(quán)重分配的正確性。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明有以下有益效果：本發(fā)明考慮電壓暫降導(dǎo)致晶圓制造企業(yè)的損失多樣性，分類(lèi)量化了電壓暫降造成的直觀損失風(fēng)險(xiǎn)和難以量化的損失風(fēng)險(xiǎn)。再根據(jù)晶圓制造企業(yè)電壓暫降損失風(fēng)險(xiǎn)的量化結(jié)果，基于工廠企業(yè)損失風(fēng)險(xiǎn)多層次多指標(biāo)的特點(diǎn)，建立電壓暫降損失風(fēng)險(xiǎn)模糊綜合評(píng)價(jià)體系，確定晶圓制造企業(yè)的綜合損失風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)，能夠綜合度量暫降給用戶造成的損失風(fēng)險(xiǎn)情況。

附圖說(shuō)明

圖1為本發(fā)明實(shí)施例原理流程示意圖。

圖2為本發(fā)明實(shí)施例中損失風(fēng)險(xiǎn)指標(biāo)評(píng)估體系示意圖。

圖3為本發(fā)明實(shí)施例中簡(jiǎn)易晶圓工藝流程圖。

圖4為本發(fā)明實(shí)施例三的數(shù)字圖像。

圖5為本發(fā)明實(shí)施例中晶圓制造企業(yè)年暫降發(fā)生水平示意圖。

圖6為本發(fā)明實(shí)施例中以SEMI F47曲線為參考的不同暫降水平嚴(yán)重程度示意圖。

圖7為本發(fā)明實(shí)施例中隱藏?fù)p失預(yù)估結(jié)果示意圖。

圖8為本發(fā)明實(shí)施例中晶圓制造企業(yè)各生產(chǎn)環(huán)節(jié)的單次故障損失示意圖。

圖9為本發(fā)明實(shí)施例中直接損失風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)等級(jí)隸屬度函數(shù)示意圖。

圖10為本發(fā)明實(shí)施例中恢復(fù)費(fèi)用風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)等級(jí)隸屬度函數(shù)示意圖。

圖11為本發(fā)明實(shí)施例中恢復(fù)時(shí)間風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)等級(jí)隸屬度函數(shù)示意圖。

圖12為本發(fā)明實(shí)施例中隱藏?fù)p失風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)等級(jí)隸屬度函數(shù)示意圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖及實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步說(shuō)明。

如圖1所示，本實(shí)施例提供了一種晶圓制造企業(yè)電壓暫降損失風(fēng)險(xiǎn)模糊綜合評(píng)價(jià)方法，主要步驟如下：

(1)晶圓制造企業(yè)損失風(fēng)險(xiǎn)分類(lèi)討論。

晶圓制造企業(yè)的電壓暫降損失風(fēng)險(xiǎn)不僅是體現(xiàn)在經(jīng)濟(jì)利潤(rùn)上的損失，還應(yīng)包括時(shí)間的浪費(fèi)、員工的態(tài)度以及客戶的滿意度等方面。本發(fā)明將電壓暫降造成的損失風(fēng)險(xiǎn)分為直觀損失和難以量化的損失。

1)直觀損失：

直觀損失是指能直接獲得的損失，分為直接損失和恢復(fù)損失。

①直接損失：

直接損失是指因擾動(dòng)或過(guò)程中斷而直接導(dǎo)致生產(chǎn)效益受損的直觀損失，主要包括產(chǎn)品報(bào)廢和停工損失和停機(jī)儲(chǔ)蓄。

產(chǎn)品報(bào)廢是指由于擾動(dòng)而造成產(chǎn)品質(zhì)量不符合規(guī)定的，需要加工修理后才能按原定用途使用的在產(chǎn)品和半成品和產(chǎn)成品造成的費(fèi)用；

停工損失是指在該生產(chǎn)過(guò)程停工期間仍需耗費(fèi)的原材料費(fèi)用、人工費(fèi)用等。

停機(jī)儲(chǔ)蓄是指生產(chǎn)停運(yùn)期間所節(jié)省的原材料、用電量等費(fèi)用。

②恢復(fù)損失：

在電壓暫降作用下一旦設(shè)備發(fā)生故障，該設(shè)備所對(duì)應(yīng)的功能將會(huì)隨之終止。實(shí)際上許多生產(chǎn)設(shè)備故障后，往往需要幾小時(shí)甚至幾十個(gè)小時(shí)的時(shí)間去維修和重啟，且維修的費(fèi)用也十分昂貴，所以在考慮恢復(fù)損失時(shí)應(yīng)結(jié)合損失的費(fèi)用和浪費(fèi)的時(shí)間進(jìn)行綜合度量。恢復(fù)損失包括恢復(fù)費(fèi)用和恢復(fù)時(shí)間。

恢復(fù)費(fèi)用是指生產(chǎn)中斷到恢復(fù)正常運(yùn)行期間所需的產(chǎn)品維修、零件更換、設(shè)備清理以及為彌補(bǔ)損失所額外投入的勞動(dòng)力和原材料等費(fèi)用。

恢復(fù)時(shí)間是指工廠企業(yè)在設(shè)備故障生產(chǎn)停運(yùn)后，直至生產(chǎn)線恢復(fù)正常運(yùn)行所耗費(fèi)的時(shí)間，包括設(shè)備維修時(shí)間和彌補(bǔ)生產(chǎn)時(shí)間。

恢復(fù)費(fèi)用分為維修費(fèi)用、重啟費(fèi)用和補(bǔ)償費(fèi)用三部分。維修費(fèi)用包含了零件更換和設(shè)備修理等費(fèi)用；重啟費(fèi)用包括對(duì)生產(chǎn)線進(jìn)行清理和設(shè)備校準(zhǔn)等費(fèi)用；補(bǔ)償費(fèi)用是指為彌補(bǔ)生產(chǎn)中斷造成的損失所額外投入的原材料費(fèi)用和勞動(dòng)力成本。

2)難以量化的損失：

當(dāng)晶圓制造企業(yè)遭遇電壓暫降導(dǎo)致生產(chǎn)設(shè)備故障甚至生產(chǎn)線路中斷時(shí)，除了會(huì)造成上述的直觀損失之外，還可能會(huì)導(dǎo)致一些不易直接觀察到的損失。這些不易觀察到的損失都是十分巨大卻又難以量化的，本發(fā)明將這些難以量化的損失看作是隱藏?fù)p失。為便于評(píng)估晶圓制造企業(yè)的隱藏?fù)p失和提高評(píng)估的準(zhǔn)確性，將隱藏?fù)p失分為外部隱藏?fù)p失和內(nèi)部隱藏?fù)p失。

由于大多數(shù)情況下工廠企業(yè)會(huì)為完成預(yù)定的生產(chǎn)目標(biāo)而要求員工超時(shí)工作，內(nèi)部隱藏?fù)p失可看作企業(yè)內(nèi)部員工對(duì)于電壓暫降問(wèn)題的抱怨程度。

外部隱藏?fù)p失是指由電壓暫降造成的產(chǎn)品質(zhì)量下降和生產(chǎn)計(jì)劃延期所引起的工廠企業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力、聲譽(yù)和客戶滿意度的下降程度。

(2)晶圓制造企業(yè)各部分損失風(fēng)險(xiǎn)的分析量化。

晶圓制造企業(yè)的損失風(fēng)險(xiǎn)與工廠企業(yè)的電壓暫降水平和生產(chǎn)中各敏感設(shè)備的敏感度密切相關(guān)。在對(duì)晶圓制造企業(yè)損失風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行量化時(shí)，應(yīng)結(jié)合工廠企業(yè)的暫降發(fā)生水平和各生產(chǎn)環(huán)節(jié)敏感度評(píng)估結(jié)果進(jìn)行綜合度量。

1)電壓暫降評(píng)估

采用實(shí)測(cè)法或隨機(jī)評(píng)估法對(duì)電壓暫降進(jìn)行評(píng)估，獲得電壓暫降幅值，電壓暫降持續(xù)時(shí)間和電壓暫降頻次指標(biāo)。實(shí)測(cè)法是根據(jù)工廠企業(yè)的歷史數(shù)據(jù)或者實(shí)際監(jiān)測(cè)點(diǎn)信息來(lái)獲得暫降指標(biāo)；當(dāng)沒(méi)有足夠的歷史信息時(shí)，則可通過(guò)對(duì)已有故障統(tǒng)計(jì)建模的隨機(jī)評(píng)估方法來(lái)獲得暫降指標(biāo)。

2)生產(chǎn)環(huán)節(jié)敏感度

晶圓制造企業(yè)的典型敏感設(shè)備主要包括ASD、PLC和PC等，由于在晶圓制造企業(yè)的生產(chǎn)過(guò)程中還使用了曝光機(jī)，所以敏感設(shè)備還包括高壓汞燈。這些典型敏感設(shè)備的電壓耐受曲線一般可以由一個(gè)矩形表示，且不同類(lèi)型敏感設(shè)備的不確定區(qū)域具有不同的不確定范圍。各敏感設(shè)備的不確定區(qū)域如表1所示。

表1敏感設(shè)備不確定區(qū)域

采用隨機(jī)評(píng)估法，通過(guò)在敏感設(shè)備的不確定區(qū)域A和B中分別建立兩個(gè)隨機(jī)變量(暫降持續(xù)時(shí)間T和暫降幅值V)的概率分布函數(shù)p_x(V)和p_y(T)，和區(qū)域C中隨機(jī)變量T和V的聯(lián)合概率分布函數(shù)p_xy(T,V)，來(lái)表征不同設(shè)備的敏感度。

p_xz(T,V)＝p_x(T)p_z(V) (3)

其中，V_min<V<V_max，T_min<T<T_max，V_max和V_min分別為敏感設(shè)備不確定區(qū)域暫降幅值的上下限，T_max和T_min分別為敏感設(shè)備不確定區(qū)域暫降持續(xù)時(shí)間的上下限；V₀為暫降幅值期望值，一般取暫降幅值上下限的平均值，即V₀＝(V_max+V_min)/2；T₀為暫降持續(xù)時(shí)間期望值，一般取暫降持續(xù)時(shí)間上下限的平均值，即T₀＝(T_max+T_min)/2；σ₁和σ₂分別為暫降幅值和暫降持續(xù)時(shí)間概率密度函數(shù)的標(biāo)準(zhǔn)差；

根據(jù)不同敏感設(shè)備的不確定區(qū)域和隨機(jī)評(píng)估方法，得到各敏感設(shè)備的概率密度函數(shù)和累計(jì)概率密度函數(shù)，即各敏感設(shè)備的故障概率。

在實(shí)際生產(chǎn)中，生產(chǎn)過(guò)程一般由多個(gè)敏感設(shè)備按照一定的邏輯關(guān)系連接在一起的。結(jié)合晶圓制造企業(yè)生產(chǎn)環(huán)節(jié)的結(jié)構(gòu)特性，根據(jù)設(shè)備之間的連接方式以及各設(shè)備的故障概率，可計(jì)算工廠企業(yè)各生產(chǎn)環(huán)節(jié)的敏感度。

生產(chǎn)環(huán)節(jié)為串聯(lián)結(jié)構(gòu)時(shí)的故障概率為：

生產(chǎn)環(huán)節(jié)為并聯(lián)結(jié)構(gòu)時(shí)的故障概率為：

式中，P_i表示生產(chǎn)環(huán)節(jié)中各敏感設(shè)備的故障概率。

單一暫降特征下生產(chǎn)環(huán)節(jié)的故障頻次取決于對(duì)應(yīng)電壓暫降的發(fā)生頻次和各生產(chǎn)環(huán)節(jié)的敏感度。根據(jù)晶圓制造企業(yè)的年電壓暫降發(fā)生頻次和生產(chǎn)環(huán)節(jié)敏感度，計(jì)算生產(chǎn)環(huán)節(jié)受電壓暫降影響的年故障次數(shù)為：

式中，P_i(V,T)表示(V,T)暫降下i環(huán)節(jié)的故障概率；N(V,T)表示(V,T)暫降的發(fā)生頻次。

3)損失風(fēng)險(xiǎn)的分析量化

①直觀損失

單一暫降作用下的晶圓制造企業(yè)的直觀損失風(fēng)險(xiǎn)為各生產(chǎn)環(huán)節(jié)故障的概率和損失嚴(yán)重度的乘積。

式中，R(V,T)為(V,T)暫降下工廠企業(yè)的損失風(fēng)險(xiǎn)；P_i(V,T)為(V,T)暫降特征下i環(huán)節(jié)故障概率；S_i為i環(huán)節(jié)的故障損失。

結(jié)合各電壓暫降的發(fā)生可能性，獲得晶圓制造企業(yè)的直觀損失風(fēng)險(xiǎn)為：

式中，R為損失風(fēng)險(xiǎn)；N(V,T)為(V,T)暫降的發(fā)生頻次。

由暫降發(fā)生頻次與該暫降下各環(huán)節(jié)的故障概率的乘積為該環(huán)節(jié)的故障頻次，即：

N_i(T,V)＝P_i(T,V)·N(T,V) (9)

式中，N_i(V,T)為i環(huán)節(jié)在(V,T)暫降下的故障頻次。

所以，晶圓制造企業(yè)的直觀損失風(fēng)險(xiǎn)可表示為：

式中，N_i為i環(huán)節(jié)的總故障頻次。

A)直接損失

由對(duì)晶圓制造企業(yè)直接損失的分析可知，主要包括產(chǎn)品報(bào)廢和停工損失和停機(jī)儲(chǔ)蓄。直接損失風(fēng)險(xiǎn)可表示為：

式中，RC_d表示直接損失風(fēng)險(xiǎn)；C_di表示生產(chǎn)環(huán)節(jié)i故障時(shí)造成的直接損失；C_ai表示生產(chǎn)環(huán)節(jié)i故障期間造成的平均產(chǎn)品報(bào)廢損失；C_bi表示生產(chǎn)環(huán)節(jié)i故障期間造成的平均停工損失；C_si表示生產(chǎn)環(huán)節(jié)i故障期間的平均停機(jī)儲(chǔ)蓄；n表示生產(chǎn)環(huán)節(jié)總數(shù)；N_i為i環(huán)節(jié)故障次數(shù)。

B)恢復(fù)損失

恢復(fù)損失包括恢復(fù)費(fèi)用和恢復(fù)時(shí)間?；謴?fù)費(fèi)用包括維修費(fèi)用、重啟費(fèi)用和補(bǔ)償費(fèi)用，恢復(fù)時(shí)間包括維修時(shí)間、重啟時(shí)間和補(bǔ)償時(shí)間。

恢復(fù)費(fèi)用風(fēng)險(xiǎn)為：

式中，RC_r為恢復(fù)費(fèi)用風(fēng)險(xiǎn)；C_ri表示生產(chǎn)環(huán)節(jié)i的平均恢復(fù)費(fèi)用；C_ki表示生產(chǎn)環(huán)節(jié)i的平均維修費(fèi)用；C_li表示生產(chǎn)環(huán)節(jié)i的平均重啟費(fèi)用；C_gi表示生產(chǎn)環(huán)節(jié)i重啟后的平均補(bǔ)償費(fèi)用；N_i為i環(huán)節(jié)故障次數(shù)。

恢復(fù)時(shí)間風(fēng)險(xiǎn)為：

式中，RT_r為恢復(fù)時(shí)間風(fēng)險(xiǎn)；Tr_i表示生產(chǎn)環(huán)節(jié)i的平均恢復(fù)時(shí)間；T_ki表示生產(chǎn)環(huán)節(jié)i的平均維修時(shí)間；T_li表示生產(chǎn)環(huán)節(jié)i的平均重啟時(shí)間；T_gi表示生產(chǎn)環(huán)節(jié)i重啟后的平均補(bǔ)償時(shí)間；N_i為i環(huán)節(jié)故障次數(shù)。

②難以量化的損失

由上述分析可知，難以量化損失即為隱藏?fù)p失，可分為外部隱藏?fù)p失和內(nèi)部隱藏?fù)p失。

根據(jù)晶圓制造企業(yè)的電壓暫降水平統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，使用ITIC或SEMI F47曲線作為參考，獲得單一暫降事件的電壓暫降嚴(yán)重程度指標(biāo)：

隱藏?fù)p失分為外部隱藏?fù)p失C_o和內(nèi)部隱藏?fù)p失C_i。通過(guò)向企業(yè)員工進(jìn)行調(diào)查詢問(wèn)，由工廠企業(yè)對(duì)不同暫降水平下外部隱藏?fù)p失和內(nèi)部隱藏?fù)p失的損失程度進(jìn)行評(píng)分，其中10分的程度為最高，0分的程度為最低。由不同暫降水平下工廠企業(yè)對(duì)兩部分損失程度的評(píng)分情況以及對(duì)應(yīng)的電壓暫降嚴(yán)重程度指標(biāo)，經(jīng)過(guò)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)擬合分析得到不同電壓暫降嚴(yán)重程度下該晶圓制造企業(yè)的隱藏?fù)p失，實(shí)現(xiàn)隱藏?fù)p失的預(yù)估。

結(jié)合隱藏?fù)p失的預(yù)估結(jié)果和對(duì)應(yīng)暫降發(fā)生的可能性，可評(píng)估隱藏?fù)p失風(fēng)險(xiǎn)。

式中，RC_o和RC_i分別為外部隱藏?fù)p失風(fēng)險(xiǎn)和內(nèi)部隱藏?fù)p失風(fēng)險(xiǎn)；P_s為s暫降嚴(yán)重程度的概率；C_os和C_is分別為外部隱藏?fù)p失和內(nèi)部隱藏?fù)p失的評(píng)估結(jié)果。

(3)建立晶圓制造企業(yè)損失風(fēng)險(xiǎn)模糊綜合評(píng)價(jià)體系

由對(duì)電壓暫降給晶圓制造企業(yè)造成的損失風(fēng)險(xiǎn)分析可知，工廠企業(yè)的損失風(fēng)險(xiǎn)涉及到多個(gè)指標(biāo)，主要可分為直接損失、恢復(fù)損失和隱藏?fù)p失，所以可將工廠企業(yè)的電壓暫降損失風(fēng)險(xiǎn)看作是一個(gè)多層次多指標(biāo)的事件，利用模糊綜合評(píng)估的方法來(lái)進(jìn)行企業(yè)整體的電壓暫降損失風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)評(píng)估。損失風(fēng)險(xiǎn)指標(biāo)體系結(jié)構(gòu)如圖2所示。

將整個(gè)工廠企業(yè)的損失風(fēng)險(xiǎn)作為目標(biāo)層對(duì)象集U；損失風(fēng)險(xiǎn)中的直接損失、恢復(fù)損失和隱藏?fù)p失作為準(zhǔn)則層因素集，即U＝{U₁,U₂,U₃}；各損失因素下的子損失指標(biāo)作為指標(biāo)層因素，U_i＝{u_i1,…,u_in}，i＝1,2,3，i表示第i準(zhǔn)則層指標(biāo)，n為該準(zhǔn)則層下的指標(biāo)數(shù)；

1)理論方法

模糊綜合評(píng)價(jià)運(yùn)用模糊數(shù)學(xué)工具對(duì)受到多因素制約的對(duì)象或事物做出總體綜合評(píng)判，它可以理解為一個(gè)模糊變換器的轉(zhuǎn)化過(guò)程，其基本原理如下：

A)構(gòu)造因素集

因素集是指綜合評(píng)價(jià)中各評(píng)價(jià)因素所組成的集合。

假設(shè)指標(biāo)集為：

U＝{U₁,U₂,...,U_m} (17)

式中，m表示目標(biāo)層中有m個(gè)準(zhǔn)則層。

假設(shè)因素集為

式中，n表示各準(zhǔn)則層中有n個(gè)指標(biāo)層。

B)確定評(píng)價(jià)集

評(píng)價(jià)集是指用于評(píng)價(jià)各個(gè)因素模糊狀態(tài)的評(píng)價(jià)等級(jí)。電壓暫降損失風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估的評(píng)價(jià)集是指電壓暫降對(duì)工廠企業(yè)造成的損失風(fēng)險(xiǎn)的后果嚴(yán)重程度的集合。損失風(fēng)險(xiǎn)的評(píng)價(jià)集表示為：

V＝{v₁,v₂,...,v_p} (19)

式中，p為評(píng)語(yǔ)等級(jí)的個(gè)數(shù)。

C)建立權(quán)重集

本文采用層次分析法，分別根據(jù)同一層次中個(gè)元素的相對(duì)重要程度，確定每一個(gè)元素的權(quán)重系數(shù)，則權(quán)重集為：

W＝{ω₁,ω₂,...,ω_n} (20)

D)一級(jí)模糊綜合評(píng)價(jià)

在確定了各因素集和評(píng)價(jià)集后，要逐個(gè)對(duì)每個(gè)因素的評(píng)價(jià)等級(jí)進(jìn)行量化，即確定單個(gè)元素對(duì)評(píng)價(jià)集V的隸屬度，得到單元素評(píng)價(jià)矩陣R，R矩陣的第i行元素R_i表示準(zhǔn)則層的第i個(gè)指標(biāo)層因素對(duì)評(píng)價(jià)V集中各損失風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)的隸屬度。

之后通過(guò)對(duì)R作模糊變換，將W變?yōu)樵u(píng)語(yǔ)集V上的模糊綜合評(píng)價(jià)結(jié)果B：

式中，為模糊集成算子，為兼顧考慮整體因素并保證計(jì)算結(jié)果的精確性，本文采用加權(quán)平均算子進(jìn)行合成運(yùn)算。

E)多級(jí)模糊綜合評(píng)價(jià)

由于一級(jí)模糊綜合評(píng)價(jià)僅是準(zhǔn)則層的綜合評(píng)價(jià)結(jié)果，為了考慮各準(zhǔn)則層因素的綜合影響，還需應(yīng)用上述方法，根據(jù)分析對(duì)象的層次結(jié)構(gòu)，從底層向上進(jìn)行合成運(yùn)算，得到最高層次的綜合評(píng)估結(jié)果C。

根據(jù)一級(jí)模糊綜合評(píng)價(jià)結(jié)果，得到各評(píng)價(jià)集分別為：

二級(jí)模糊單元素評(píng)價(jià)矩陣為：

得到二級(jí)模糊綜合評(píng)價(jià)結(jié)果C：

綜上所述，通過(guò)確定模糊綜合評(píng)價(jià)體系中的因素集U和評(píng)價(jià)集V，即可得到評(píng)價(jià)體系最底層的單因素評(píng)價(jià)矩陣R，再根據(jù)層次分析法確定各層次中的權(quán)重值矩陣W，可通過(guò)模糊變換求得各層次中的一級(jí)綜合評(píng)價(jià)結(jié)果B，再根據(jù)評(píng)價(jià)體系的層次結(jié)構(gòu)反復(fù)進(jìn)行合成運(yùn)算，得到最終綜合評(píng)價(jià)結(jié)果。

2)層次分析法確定權(quán)重

本發(fā)明采用由層次分析法(AHP)確定各指標(biāo)的權(quán)重，權(quán)重確定方法如下：

1)建立判斷矩陣

利用1～9標(biāo)度法對(duì)各指標(biāo)進(jìn)行兩兩比較，各標(biāo)度的含義如表4-2所示，定性描述同一層次各指標(biāo)之間的相對(duì)重要度。

表1判斷矩陣標(biāo)度含義

根據(jù)需要進(jìn)行判斷的指標(biāo)數(shù)確定判斷矩陣的階數(shù)，得到判斷矩陣A。

其中，a_ij>0，a_ij＝1/a_ji，a_ii＝1

2)確定最大特征根及各指標(biāo)權(quán)重

計(jì)算判斷矩陣A的最大特征根λ_max

由算數(shù)平均法計(jì)算權(quán)重向量

3)一致性檢驗(yàn)

為確定權(quán)重分配的正確性和思維的邏輯一致性，需要對(duì)其判斷矩陣進(jìn)行一致性檢驗(yàn)，首先由一致性指標(biāo)CI：

當(dāng)CI＝0時(shí)，A一致；CI越大，A的不一致程度越嚴(yán)重。再根據(jù)一致性比率CR確定A的不一致性的容許范圍。

當(dāng)0<CR<1時(shí)，A的不一致性程度在允許范圍內(nèi)。RI為判斷矩陣的隨機(jī)一致性指標(biāo)，可通過(guò)查表得n階矩陣的RI取值。

表2平均隨機(jī)一致性指標(biāo)RI取值

下面是以對(duì)我國(guó)西部某晶圓制造企業(yè)為例進(jìn)行損失風(fēng)險(xiǎn)分析

一個(gè)簡(jiǎn)易晶圓工藝流程圖如圖3所示。晶圓制造過(guò)程主要可分為擴(kuò)散區(qū)(DIFF)、薄膜生長(zhǎng)區(qū)(PVD,CVD)、光刻區(qū)(PHOTO)、離子注入?yún)^(qū)(IMP)、刻蝕區(qū)(ETCH)，拋光區(qū)(CMP)六個(gè)環(huán)節(jié)，且各生產(chǎn)環(huán)節(jié)中均存在一個(gè)或多個(gè)敏感設(shè)備，從而使得各生產(chǎn)環(huán)節(jié)也會(huì)或多或少受到暫降影響。

采用實(shí)測(cè)統(tǒng)計(jì)的方法，對(duì)我國(guó)西部地區(qū)某晶圓廠7年電壓暫降監(jiān)測(cè)點(diǎn)歷史數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，獲得該晶圓廠各暫降水平的年發(fā)生頻次評(píng)估結(jié)果，如圖4所示。

利用式1至3的隨機(jī)評(píng)估方法確定各生產(chǎn)環(huán)節(jié)敏感設(shè)備對(duì)電壓暫降的敏感度。由式4至5計(jì)算晶圓廠內(nèi)各子環(huán)節(jié)的電壓暫降敏感度。再根據(jù)式6計(jì)算該晶圓廠內(nèi)各生產(chǎn)環(huán)節(jié)的年平均故障次數(shù)，如圖5所示。

通過(guò)對(duì)該晶圓制造企業(yè)的數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析和企業(yè)內(nèi)部員工的調(diào)查訪問(wèn)，獲得各生產(chǎn)環(huán)節(jié)的單次故障損失情況(各環(huán)節(jié)單次故障的直接損失和恢復(fù)損失)和隱藏?fù)p失評(píng)分情況。

對(duì)于該企業(yè)用戶的隱藏?fù)p失評(píng)估，首先以SEMI F47曲線作為參考，由式14計(jì)算得到不同暫降水平的嚴(yán)重程度，如圖6所示。再由工廠企業(yè)對(duì)不同暫降水平下的外部隱藏?fù)p失和內(nèi)部隱藏?fù)p失的損失程度進(jìn)行評(píng)分，根據(jù)該工廠企業(yè)對(duì)兩部分損失的評(píng)分情況和對(duì)應(yīng)的暫降嚴(yán)重程度，得到該晶圓制造企業(yè)的隱藏?fù)p失預(yù)估結(jié)果，如圖7所示。

各生產(chǎn)環(huán)節(jié)的單次故障損失情況如圖8所示。根據(jù)各生產(chǎn)環(huán)節(jié)的單次故障損失情況和各環(huán)節(jié)的年平均故障次數(shù)，由式11至13計(jì)算該工廠企業(yè)的直接損失風(fēng)險(xiǎn)和恢復(fù)損失風(fēng)險(xiǎn)，再結(jié)合由式15至16計(jì)算獲得的隱藏?fù)p失風(fēng)險(xiǎn)，得到該晶圓制造企業(yè)的損失風(fēng)險(xiǎn)構(gòu)成，如表3所示。

表3晶圓制造企業(yè)損失風(fēng)險(xiǎn)構(gòu)成

為了較易判斷損失風(fēng)險(xiǎn)的等級(jí)歸屬且同時(shí)符合模糊綜合評(píng)價(jià)的質(zhì)量要求，本文根據(jù)專(zhuān)家經(jīng)驗(yàn)和該晶圓廠實(shí)際情況，將該晶圓制造企業(yè)的損失風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)評(píng)價(jià)集劃分為五個(gè)等級(jí)：分別為I，II，III，IV，V，即V＝{v₁,v₂,v₃,v₄,v₅}＝{I，II，III，IV，V}＝{小，較小，一般，較大，大}，如表4所示。

表4各損失風(fēng)險(xiǎn)指標(biāo)等級(jí)劃分表

根據(jù)損失風(fēng)險(xiǎn)指標(biāo)等級(jí)劃分表，確定各元素對(duì)損失風(fēng)險(xiǎn)指標(biāo)評(píng)價(jià)等級(jí)的隸屬度。本文采用梯形隸屬度函數(shù)和三角隸屬度函數(shù)計(jì)算各指標(biāo)對(duì)評(píng)價(jià)集V的隸屬程度，隸屬度函數(shù)系數(shù)值取決于表4中損失風(fēng)險(xiǎn)指標(biāo)評(píng)價(jià)等級(jí)，如圖9至12所示。

根據(jù)損失風(fēng)險(xiǎn)指標(biāo)等級(jí)的隸屬度函數(shù)和該晶圓廠的損失風(fēng)險(xiǎn)構(gòu)成，確定各指標(biāo)元素的等級(jí)評(píng)價(jià)值。以直接損失為例，根據(jù)直接損失風(fēng)險(xiǎn)的隸屬度函數(shù)，該晶圓制造企業(yè)的直接損失風(fēng)險(xiǎn)指標(biāo)的等級(jí)評(píng)價(jià)值為[0,0,0.9467,0.4667,0]，以此類(lèi)推可得到其他損失風(fēng)險(xiǎn)指標(biāo)的等級(jí)評(píng)價(jià)值，構(gòu)成單元素評(píng)價(jià)矩陣，并由層次分析法獲得各指標(biāo)的權(quán)重系數(shù)，如表5所示。

表5損失風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)信息

由各損失風(fēng)險(xiǎn)指標(biāo)等級(jí)評(píng)價(jià)值和對(duì)應(yīng)的權(quán)重系數(shù)，得到一級(jí)綜合評(píng)判矩陣：

由一級(jí)綜合評(píng)判矩陣和各準(zhǔn)則層指標(biāo)的權(quán)重系數(shù)，確定二級(jí)綜合評(píng)判結(jié)果：

基于最大隸屬度原則，選擇二級(jí)評(píng)判結(jié)果中的最大分量作為該晶圓制造企業(yè)的電壓暫降損失風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)。由二級(jí)綜合評(píng)判矩陣C中最大分量為III級(jí)，即該晶圓制造企業(yè)的電壓暫降損失風(fēng)險(xiǎn)為III級(jí)。

以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例，凡依本發(fā)明申請(qǐng)專(zhuān)利范圍所做的均等變化與修飾，皆應(yīng)屬本發(fā)明的涵蓋范圍。