晶圓代工廠生產資料倉儲之設計與實作----以Oracle為工具

Abstract

晶圓代工業在變遷迅速競爭激烈的情況下，如何運用新的資訊技術並落實新的生產自動化機制，是實現虛擬晶圓廠概念的重要關鍵。為了提供更多資訊以服務顧客查詢與工程分析，就必須應用資料倉儲化技術處理龐大的生產資料，但目前國內對於晶圓代工廠的生產資料倉儲研究仍然不足。 因此本研究針對晶圓代工廠的作業特性，分析其資料倉儲的資訊需求後，設計發展適用的資料模型與資訊傳送流程架構，並嘗試與線上分析處理功能結合以提高生產資訊服務能力。其需求分析依據內部、外部、協力廠商三者的觀點切入，採用多維度星狀資料模型規劃，以時間、批量、機台、製程四個維度建構晶圓代工廠的資料倉儲，針對每個維度更進一步規劃其資料層級與資料粗細度，以利資料探勘並方便使用者使用生產資料倉儲。另外，本研究針對所提出之資料倉儲模型進行模擬實作，並以PL/SQL觸發程式將資料載入流程自動化，簡化人工作業。 在本研究所提出的生產資料倉儲有以下優點：生產資料方便存取使用、生產資料得以採用多維度觀點分析、對使用者查詢處理更快速反應、實現資料庫至顧客資訊傳輸自動化。

Under the fast growth and highly competitiveness situation of IC foundry industry, the application of information technology and the implementation of new mechanism for production automation are important keys for realizing the concept of virtual Fab. In order to provide more information for customers query and for engineering analysis, the data warehousing technology is applied for processing the enormous production data. Only very few, unsatisfactory research result can be found at the present. In this paper, a data warehouse model and an information transmission infrastructure is designed and developed for the IC foundry to increase its service capability, after analyzing the information needed and the operational characteristics of the IC foundry. A multi-dimensional data model, including four dimensions of processing time, wafer lot, equipment, and manufacturing process, is adopted as the production data warehouse model. On the other hand, we derive the data hierarchy and design different levels of data granularity for facilitating the data manipulation and OLAP(on-line analytic processing). For simplifying the implementation of automatic data loading procedure, a portion of underlying data access mechanism is implementation by using PL/SQL Trigger and Function. The proposed production data warehouse has the following advantages : the production data can be obtained conveniently, the production data can be analyzed from different four dimensions, the user requests can be processed with quick response, and the automation data transmission from database to the customers can be realized. ABSTRACT............................................II 誌謝................................................III 目錄................................................IV 圖目錄..............................................VIII 表目錄..............................................X 第一章 緒論 1.1 研究背景與動機..................................1 1.2 研究目標........................................4 1.3 研究範圍與限制..................................5 1.4 研究方法與步驟..................................6 第二章 文獻探討 2.1 虛擬晶圓廠......................................8 2.1.1 虛擬晶圓廠之定義..............................8 2.1.2 虛擬晶圓廠之架構..............................9 2.2 資料倉儲........................................11 2.2.1 資料倉儲定義..................................11 2.2.2 資料倉儲的特性................................12 2.2.3 交易作業型資料庫與資料倉儲的比較..............13 2.3 資料倉儲架構....................................15 2.4 資料倉儲資料模型................................17 2.4.1 多維度資料（MDD，Multi-Dimension Data）模型...17 2.4.2 星狀（star）資料模型..........................18 2.4.3 多事實表格（Multiple Fact Tables）資料模型....19 2.4.4 雪花狀（Snowflake）資料模型...................20 2.4.5 多星狀（Multi-Star）資料模型..................21 2.5 線上分析處理....................................23 2.5.1 線上分析處理的功能............................23 2.5.2 線上分析處理的準則............................24 2.5.3 線上分析處理和線上交易處理的比較..............27 2.6 PROMIS資料傳輸模組..............................28 2.7 Pacemaker之ATP資訊..............................30 第三章 生產資料倉儲模型及架構之分析與規劃 3.1 問題描述........................................32 3.2 晶圓代工廠生產資料需求分析......................34 3.2.1 顧客角度......................................34 3.2.2 下游協力廠商角度..............................34 3.2.3 生管排程人員角度..............................34 3.2.4 模擬分析軟體的角度............................35 3.2.5 分析改善人員角度..............................35 3.2.6 管理決策者角度................................35 3.3 晶圓代工廠生產資料倉儲資料模型規劃..............36 3.3.1 生產資料倉儲資料維度規劃......................36 3.3.2 生產資料倉儲資料層級(hierarchy)規劃...........37 3.3.3 生產資料倉儲資料粗細度（granularity）規劃.....39 3.3.4 生產資料倉儲資料時間退化程序規劃..............41 3.4 虛擬晶圓廠生產資訊傳送流程架構..................43 3.4.1 內部使用者....................................45 3.4.2 協力廠商......................................46 3.4.3 外部顧客......................................48 3.5 OLAP與生產資料倉儲結合應用探討..................50 3.5.1 Roll up.......................................50 3.5.2 Drill down....................................51 3.5.3 Slice-and-dice................................52 3.5.4 Ranking.......................................53 3.5.5 Pivot.........................................53 3.6 發展生產資料倉儲的元件及資訊技術需求............55 3.6.1 發展生產資料倉儲的元件........................55 3.6.2 發展資料倉儲的資訊技術需求....................56 第四章 晶圓代工廠生產資料倉儲雛型之模擬實作 4.1 生產資料擷取傳輸之實作架構......................57 4.1.1 PROMIS資料庫層................................57 4.1.2 Oracle資料庫層................................59 4.1.3 Oracle資料倉儲層..............................60 4.2 生產資料倉儲之規格..............................61 4.2.1 事實表格之規格................................61 4.2.2 時間維度表格之規格............................61 4.2.3 批量維度表格之規格............................64 4.2.4 機台維度表格之規格............................64 4.2.5 製程維度表格之規格............................65 4.3 生產資料倉儲之建立..............................66 4.3.1 建立PDW TABLESPACE............................66 4.3.2 建立PDW SCHEMA................................67 4.3.3 建立PDW TABLES................................67 4.3.4 建立各維度SEQUENCES...........................67 4.3.5 授權生產資料庫層上傳及查詢權限................68 4.4 生產資料之自動轉換遞移機制建立..................69 4.4.1 生產資料自動遞移機制架構......................69 4.4.2 建立生產資料自動遞移至生產資料倉儲機制........70 4.5 生產資料之彙總機制討論..........................77 4.5.1 批量維度......................................77 4.5.2 製程維度......................................77 4.5.3 機台維度......................................78 4.6 模擬實作成效檢討................................79 第五章 結論與建議 5.1 結論............................................80 5.2 未來研究方向與建議..............................82 參考文獻............................................83 附錄A 機台維度之實作資料..................................86 附錄B 製程維度之實作資料..................................91 附錄C C1. 建立表格空間之SQL程式...........................93 C2. 建立PDW SCHEMA之SQL程式.........................93 C3. 授權PDW SCHEMA之SQL程式.........................93 附錄D D1. 建立時間維度表格之SQL程式.......................94 D2. 建立批量維度表格之SQL程式.......................94 D3. 建立機台維度表格之SQL程式.......................94 D4. 建立製程維度表格之SQL程式.......................95 D5. 建立事實表格之SQL程式...........................95 附錄E E1. 建立時間維度表格之序列數值產生程式..............97 E2. 建立批量維度表格之序列數值產生程式..............97 E3. 建立機台維度表格之序列數值產生程式..............97 E4. 建立製程維度表格之序列數值產生程式..............97 附錄F