MES(Manufacturing Execution System,製造執行系統)是整合管理半導體晶圓製造產線之生產計畫、製程管理、品質追溯、設備管理與作業指示的軟體系統。它位於ERP(企業資源規劃)與現場製造設備、自動物料搬運系統(AMHS)之間的中間層,即時管理1片1片晶圓的批號資訊、製程履歷、量測資料與不良資訊。在先進晶圓廠中,MES是左右橫跨數百道製程之晶圓製造品質、良率與效率的核心系統。
半導體MES的主要功能包括:(1)批次追蹤・派工(自動分派至下一道製程);(2)配方管理(將製程條件自動下載至設備);(3)與SPC(統計製程管制)、APC(先進製程控制)連動;(4)整體設備效率(OEE)監控;(5)良率分析・不良分析儀表板。應用材料(Spectra產品系列)、科磊、PDF Solutions提供半導體專用的MES/YMS解決方案。
AI與機器學習整合進MES的腳步正快速推進。利用AI及早偵測良率異常、自動警示與根本原因分析(RCA:Root Cause Analysis)已內建於MES中,大幅減少工程師的分析工時。台積電、三星、英特爾已將MES與能即時處理數百TB製造資料的大數據分析平台整合,定位為「智慧晶圓廠(Smart Fab)」的核心系統。
MES與AMHS(自動物料搬運系統)、OHT(天車式搬運車)即時連動。在先進晶圓廠中,裝有晶圓的FOUP由沿天花板軌道行駛的OHT全自動搬運,MES負責指示最佳的FOUP路徑。大福(Daifuku)與村田機械(Murata Machinery)是AMHS市場的頂尖供應商,而MES與AMHS之間的介面標準化(SEMI E157/E87/E84等)則支撐了營運的可靠度。
MES市場在半導體晶圓廠大型投資與數位轉型投資的雙重支撐下持續成長。台積電、三星、SK海力士的新廠建設(因應CHIPS Act)都伴隨著數十億日圓規模的MES導入。MES也正朝雲端MES、搭載邊緣AI的MES演進,應用材料與科磊的MES/SaaS化腳步正在加快。MES的升級也有助於提高製造流程自動化率、精簡人力與改善能源效率,進而強化半導體製造的成本競爭力。