作者：應(yīng)用材料公司Bing Wang

SmartFactory計算機(jī)集成制造（CIM）解決方案可以幫助制造商實(shí)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(dǎo)體的制造過程。該解決方案通過一系列集成軟件組合來實(shí)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(shí)現(xiàn) CIM 系統(tǒng)與應(yīng)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(diào)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(guān)鍵點(diǎn)，而消息總線是集成的中心，能夠使系統(tǒng)與應(yīng)用程序之間進(jìn)行通信。隨著制造商從手動控制、低自動化程度轉(zhuǎn)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(shí)現(xiàn)實(shí)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(diǎn)，我們開發(fā)了分布式消息架構(gòu)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(kuò)展和現(xiàn)代化技術(shù)予以支持。

技術(shù)成熟度——制造自動化水平

痛點(diǎn)

消息總線必須支持實(shí)時智能化（管理實(shí)時決策和實(shí)時數(shù)據(jù)傳輸）來支持所有的自動化等級。結(jié)合實(shí)時數(shù)據(jù)傳輸與流事件（如來自設(shè)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(dǎo)致數(shù)據(jù)延遲，無法獲取實(shí)時視圖。

消息總線如何實(shí)現(xiàn)實(shí)時的智能決策

為滿足當(dāng)前市場需求，擴(kuò)展性必不可少。每個設(shè)備每納秒都會產(chǎn)生大量數(shù)據(jù)，因此需要一個功能強(qiáng)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?jǐn)U展多種主題，并能以低延遲適應(yīng)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(yùn)營和維護(hù)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(guān)重要，需要保證消息送達(dá)和數(shù)據(jù)零丟失，支持故障恢復(fù)。

我們試圖解決的另外兩大痛點(diǎn)，一是跨區(qū)域數(shù)據(jù)復(fù)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(fù)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(shí)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(xiàng)研究，將Pulsar與其他類似的消息總線系統(tǒng)進(jìn)行比較，發(fā)現(xiàn)Pulsar在我們所需的關(guān)鍵領(lǐng)域中表現(xiàn)出色，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過同類競品。

我們的“Pulsar和SmartFactory Message Bus Pulsar適配器”解決方案的設(shè)計，旨在解決客戶痛點(diǎn)并滿足未來需求。它為我們的CIM消息交互功能帶來五項(xiàng)重大技術(shù)進(jìn)步：

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

? 可擴(kuò)展性：Pulsar可實(shí)現(xiàn)超過一百萬個主題的無縫擴(kuò)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(gòu)（代理程序/存儲節(jié)點(diǎn)），以實(shí)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(duì)隊(duì)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(fù)制：Pulsar提供一流的跨區(qū)域數(shù)據(jù)復(fù)制功能，允許企業(yè)跨越不同的云供應(yīng)商部署Pulsar，并且在無需鎖定專有云供應(yīng)商API的情況下支持?jǐn)?shù)據(jù)在多個云之間進(jìn)行復(fù)制。

在高度自動化的CIM 解決方案中，這個強(qiáng)大的現(xiàn)代化消息總線解決方案將確保半導(dǎo)體工廠能夠適應(yīng)未來的技術(shù)進(jìn)步要求。 該解決方案將實(shí)現(xiàn)工廠實(shí)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(shí)現(xiàn)從低自動化程度到自驅(qū)動自動化程度的數(shù)字化轉(zhuǎn)型。

審核編輯 黃宇