作者：應用材料公司Bing Wang

SmartFactory計算機集成制造（CIM）解決方案可以幫助制造商實現(xiàn)從前道晶圓制造到后道封裝、測試和包裝的過程中定義、控制、自動化、監(jiān)測和記錄整個半導體的制造過程。該解決方案通過一系列集成軟件組合來實現(xiàn)上述功能，這些產(chǎn)品通過一個共同的消息總線 （message bus）實現(xiàn) CIM 系統(tǒng)與應用程序之間的信息交互。

CIM的核心是制造執(zhí)行系統(tǒng)（MES）, 該系統(tǒng)是整個制造過程的總協(xié)調者。MES系統(tǒng)貫穿整個生產(chǎn)制造過程，因此是產(chǎn)品在制造過程中與其他CIM系統(tǒng)集成的關鍵點，而消息總線是集成的中心，能夠使系統(tǒng)與應用程序之間進行通信。隨著制造商從手動控制、低自動化程度轉向高自動化程度（見下圖），對消息總線也提出了更高的要求，要求它做得更多、速度更快。現(xiàn)有的消息總線的不足之處在于它不具備實現(xiàn)實時決策所需的必要功能，因此無法將自動化程度提升到更高等級。

為了滿足市場需求并幫助客戶緩解現(xiàn)有消息總線中的痛點，我們開發(fā)了分布式消息架構的下一代解決方案。新的解決方案解決了現(xiàn)有消息系統(tǒng)的缺陷，并對將來的擴展和現(xiàn)代化技術予以支持。

技術成熟度——制造自動化水平

痛點

消息總線必須支持實時智能化（管理實時決策和實時數(shù)據(jù)傳輸）來支持所有的自動化等級。結合實時數(shù)據(jù)傳輸與流事件（如來自設備或傳感器的數(shù)據(jù)），AI（人工智能）可以分析數(shù)據(jù)、做出決策并采取行動（如下圖所示）。過慢的消息總線傳輸速度會導致數(shù)據(jù)延遲，無法獲取實時視圖。

消息總線如何實現(xiàn)實時的智能決策

為滿足當前市場需求，擴展性必不可少。每個設備每納秒都會產(chǎn)生大量數(shù)據(jù)，因此需要一個功能強大的管道來處理這些數(shù)據(jù)。消息總線需要處理高吞吐量的信息，支持擴展多種主題，并能以低延遲適應數(shù)據(jù)的快速增長。

客戶還提及了對于多分租的需求，其運營和維護成本較低，資源利用率高，且計算容量較大。在此類高級別的消息總線系統(tǒng)中，可靠性至關重要，需要保證消息送達和數(shù)據(jù)零丟失，支持故障恢復。

我們試圖解決的另外兩大痛點，一是跨區(qū)域數(shù)據(jù)復制的需求，即在不同區(qū)域之間以及不同私有云或公共云之間輕松復制消息數(shù)據(jù)；二是對統(tǒng)一的消息傳遞和數(shù)據(jù)流處理平臺的需求，可以大規(guī)模的實時發(fā)布、訂閱、存儲及處理數(shù)據(jù)流。

SmartFactory Message Bus Pulsar

在開發(fā)下一代消息總線解決方案時，我們利用開源軟件Pulsar，并通過專有的Pulsar適配器將該軟件與我們的SmartFactory CIM集成。我們在兩年前開展了一項研究，將Pulsar與其他類似的消息總線系統(tǒng)進行比較，發(fā)現(xiàn)Pulsar在我們所需的關鍵領域中表現(xiàn)出色，遠遠超過同類競品。

我們的“Pulsar和SmartFactory Message Bus Pulsar適配器”解決方案的設計，旨在解決客戶痛點并滿足未來需求。它為我們的CIM消息交互功能帶來五項重大技術進步：

? 多租戶：Pulsar旨在用于部署具有多租戶架構的私有云和公共云托管服務。

? 可擴展性：Pulsar可實現(xiàn)超過一百萬個主題的無縫擴展，減少發(fā)布延遲和端到端延遲。

? 持久性：Pulsar采用現(xiàn)代化架構（代理程序/存儲節(jié)點），以實現(xiàn)最佳性能和彈性。它通過持久化的消息存儲保證消息傳遞效果。

? 統(tǒng)一消息模型：Pulsar通過統(tǒng)一的消息 API將排隊隊列和發(fā)布-訂閱的概念統(tǒng)一封裝，可支持更多用例。

? 跨區(qū)域數(shù)據(jù)復制：Pulsar提供一流的跨區(qū)域數(shù)據(jù)復制功能，允許企業(yè)跨越不同的云供應商部署Pulsar，并且在無需鎖定專有云供應商API的情況下支持數(shù)據(jù)在多個云之間進行復制。

在高度自動化的CIM 解決方案中，這個強大的現(xiàn)代化消息總線解決方案將確保半導體工廠能夠適應未來的技術進步要求。 該解決方案將實現(xiàn)工廠實時決策的智能化，并提高客戶的生產(chǎn)效率。 最終，該解決方案將推動實現(xiàn)從低自動化程度到自驅動自動化程度的數(shù)字化轉型。

審核編輯 黃宇