XSKY 赋能高端半导体制造：12 寸晶圆产线数据的高效管治实践

随着半导体制造工艺日趋精密，海量生产质检数据的高效管理已成为 12 寸晶圆厂提升良率、保障合规的核心竞争力。

在高端半导体制造领域，12 寸 FAB 厂每日产生数以亿计的生产质检数据。这些数据既是产品质量的“数字基因”，也是工艺优化的“金矿”，而 AI 的深度应用，能让这份“金矿”真正发挥价值。然而，传统存储方案已难以应对海量质检数据带来的挑战，包括数据量的爆发式增长、严格的合规要求以及高效追溯的需求。

以国内某大型半导体制造企业为例，其硅片产线质检系统产生的亿级数量的小文件数据，曾致使部分文件夹无法打开，即便能够查看的文件也需等待数分钟以上，严重影响了 AI 质检效率，更制约了 AI 工艺优化等智能化应用的落地。

12 寸 FAB 厂质检数据存储的重要性

半导体制造的“数字基石”

在 12 寸晶圆制造过程中，质检数据存储的重要性无论如何强调都不为过。其一，它是质量追溯的关键依据。当出现批量缺陷时，质检数据作为最直接的“责任追溯证据”，能够迅速定位问题所在，包括原材料批次问题、设备参数异常或操作失误等。

其次，它是工艺优化的数据宝库。工程师通过 AI 分析历史质检数据，能够发现影响良品率的潜在因素，进而优化制造工艺。最后，它是满足合规要求的必要举措。国内外质量标准，如 IATF16949、AEC - Q100 等，均要求质量检测数据的保存周期为 3 - 15 年，且数据必须具备防篡改和可追溯的特性，这也为 AI 模型的长期训练提供了稳定的数据支撑。

半导体制造对生产的安全性和稳定性极为重视，任何数据丢失都可能导致重大损失。若企业缺乏完善的数据管理实践，可能面临高额罚款、停产整改甚至品牌形象受损的风险。

多工序生成质检数据，芯片制造及封装测试的“全视角记录”

12 寸晶圆制造过程复杂，多个工序段持续产生质检图片数据。在硅片生产过程中，需历经拉晶、成型、抛光、清洗、外延等五大工艺；在芯片制造环节，要依次对晶圆开展光刻、蚀刻、离子注入、研磨、抛光等关键工序，以构建电路的基础结构；在封装测试流程，需借助高精度切割设备将布满芯片的 12 英寸晶圆切割成独立裸片，并依次进行裸片封装、金丝键合、塑封、电测、功能性测试、可靠性测试等流程，以确保产品达到设计要求。

每个环节均通过工业机器设备进行质检，这些工序所产生的数据具有以下特点：数量庞大（呈现亿级数量的小文件）、持续增长（未来文件数量将突破百亿级）、容量巨大（数据容量将达到数 PB 级），而这些海量、多维度的数据，正是AI 质检、AI 工艺优化模型的核心训练数据源。

差异化的保存要求，质量管理的“时间维度”

不同工序段对于质检数据的保存周期要求存在差异，但总体上需遵循行业规范与法律要求。按照半导体行业质量体系的规定，通常需将产线数据保存 18 个月。

然而，随着监管要求日益严格，数据保存周期呈现延长趋势。在动力电池行业产线检测数据需保存 15 年；光伏行业产线质检数据需保存 25-30 年；消费电子行业产线检测数据的保存期限一般为 3 - 5 年。

这些要求的设定源于多方面考量：产品生命周期（例如汽车电子的生命周期可达 10 年）、责任追溯需求（当产品出现问题时，需要回溯历史数据）以及合规要求（如 IATF16949 等质量体系认证的相关要求），同时，长期的数据保存也为AI 模型的迭代优化提供了充足的历史数据支撑，让 AI 算法能够持续学习、不断提升精度。

查询追溯的高标准，质量数据的“秒级响应”

生产质检数据对于查询追溯有着极高的要求。在实际应用场景中，需具备快速调阅指定文件的能力，将质量回溯与检索性能从分钟级提升至秒级。

追溯系统应具备从多个维度进行批量检索的功能，可按照时间范围、工艺类型、工序步骤、产品批号、设备编号等条件开展检索。在某半导体企业的实际应用中，原有系统仅支持通过文件名的方式进行检索，致使某些工序对应的包含亿级文件数量的文件夹无法打开。

理想的追溯系统应达成全链条追溯，即从原料进厂直至成品出厂，每个环节的数据都能相互关联，构建统一的标签命名规则以及完整的数据溯源链。

多系统访问数据，业务协同的“数据枢纽”

在 12 寸 FAB 厂中，多个业务系统需要访问质检数据：

良率管理系统（YMS）：需要具备更高性能的底层存储平台，以确保机台数据解析与数据复制的同步性。

制造执行系统（MES）：需要实时获取质检数据，以便调整生产参数。

质量管理系统（QMS）：需要访问质检数据，用于质量分析和改进。

企业资源规划（ERP）系统：需要获取质量数据，用于生产计划和客户服务。

这些系统对数据访问的要求包括：高性能（低延迟、高吞吐量）、高可靠性（数据不丢失、不损坏、持续稳定读写）、实时性（部分场景需要实时数据流）以及安全性（权限控制、防篡改）。

某半导体芯片客户

半导体行业的“新生力量”

某半导体科技公司是一家专注于半导体芯片制造的高科技企业，具备 12 寸晶圆生产线，后续将引入并建设 BCD 工艺，突破 12 英寸 90nm BCD on SOI 技术，该工艺流程将契合车规级数模混合集成电路的制造需求；同时还会开发 12 英寸硅光工艺平台，其流程将围绕硅光器件的制造需求进行设计，未来可为国内硅光设计企业提供代工流片服务。随着产线规模持续扩大，产生了以图片为主的大量非结构化数据，产线数据存储难题也随之凸显。

其工厂产线数据在存储方面面临着以下几个核心挑战：存储空间不足（传统存储架构扩容成本较高）、数据无法共享（不同产线、设备和系统之间的数据无法互通）、数据检索不便（多种类型数据检索复杂且不统一）以及权限控制缺失（无法依据产线不同用户进行多用户的数据读/写权限控制）。

XSKY 智能化数据存管方案

量身定制的“数据中枢”

XSKY 针对工厂产线数据的存储现状和新需求，结合半导体行业 AI 智能化升级趋势，提供了一套智能化数据存管方案，既能解决质检数据的存储、管理、查询追溯及系统对接问题，更能为 AI 应用落地提供高质量、高可靠的数据支撑，打造适配半导体行业的 “AI 数据底座”。

整体方案采用全分布式架构，其容量和性能会随节点数量呈线性增长，可支持工厂未来千亿级文件管理。同时，能确保多并发、高带宽和低时延读写。构建了涵盖质检数据采集、处理、存储、管理、追溯等环节的统一全业务流程平台，可满足众多产线设备数据同时采集存储、压缩包数据自动解压与打标签、跨应用数据迁移等需求。

同时，整体解决方案还支持依据策略和解析信息对全流程质检数据文件进行统一标签管理，自动生成时间戳、工艺、工序、文件类型等标签信息，以便质量部门后续可根据不同的标签信息进行多维度秒级检索，快速响应内部品控及外部客户的追溯要求。

核心价值实现，数据管理的“效能革命”

XSKY 方案为客户带来了多项核心价值：

• 自动化数据采集

通过部署数据采集 Agent，按照预设规则，实现机台数据的实时或周期性自动上传，并对上传状态及机台资源使用情况进行实时监控。

• 自定义自动标签

基于文件路径、文件名及数据内容自动生成多种标签信息，使数据更具结构化特征，便于管理和检索。

• 多维度秒级检索

内置元数据与标签检索机制，能够快速、批量查询指定文件，将质量回溯检索效率从分钟级缩短至秒级，使质检追溯效率提升百倍。

• 自动解压缩处理

压缩包数据采集存储后自动进行解压缩处理，实现存储平台数据统一查询，满足用户追溯时对数据的在线预览需求。

• Tiff 数据多帧预览

针对 Tiff 格式动态图片数据进行自动解析，以多帧图片数据形式进行管理，满足生产人员对该动态数据的查询追溯预览需求。

• 业务系统无缝对接

实现跨产线、跨业务系统的数据整合，构建核心数据中台，QMS/YMS/MES 等系统可实现质检数据的无缝共享、互通及调用。

• 统一域用户权限管控

实现域用户的无缝同步，根据域用户为不同工艺产线、不同工序人员分别设置“查询、预览、下载、上传、删除”等细粒度权限，从而保障数据安全。

• 数据生命周期过期删除

根据产品和不同工艺流程要求，配置数据压缩及生命周期管理策略，降低存储空间消耗，实现数据的自动归档及过期删除。

XSKY 的整体方案为 12 英寸晶圆生产、半导体芯片制造及封装测试一体化基地打造了高质量的数据存储、管理及追溯的全流程解决方案，更构建了支撑半导体行业 AI 智能化升级的 “数据底座”。借助分布式存储架构、智能数据处理以及全生命周期数据自动化管控，该方案不仅攻克了海量质检数据的存储、管理及追溯难题，还达成了与业务系统的无缝集成，为企业数字化、AI 智能化转型奠定了坚实基础，助力该企业专注于工艺改进和良率提升，在激烈的全球半导体竞争中抢占先机，加速 AI 质检、AI 工艺优化等核心应用落地，实现产线效能的全方位提升。