作者：应用材料公司Bing Wang

SmartFactory计算机集成制造（CIM）解决方案可以帮助制造商实现从前道晶圆制造到后道封装、测试和包装的过程中定义、控制、自动化、监测和记录整个半导体的制造过程。该解决方案通过一系列集成软件组合来实现上述功能，这些产品通过一个共同的消息总线 （message bus）实现 CIM 系统与应用程序之间的信息交互。

CIM的核心是制造执行系统（MES）, 该系统是整个制造过程的总协调者。MES系统贯穿整个生产制造过程，因此是产品在制造过程中与其他CIM系统集成的关键点，而消息总线是集成的中心，能够使系统与应用程序之间进行通信。随着制造商从手动控制、低自动化程度转向高自动化程度（见下图），对消息总线也提出了更高的要求，要求它做得更多、速度更快。现有的消息总线的不足之处在于它不具备实现实时决策所需的必要功能，因此无法将自动化程度提升到更高等级。

为了满足市场需求并帮助客户缓解现有消息总线中的痛点，我们开发了分布式消息架构的下一代解决方案。新的解决方案解决了现有消息系统的缺陷，并对将来的扩展和现代化技术予以支持。

技术成熟度——制造自动化水平

痛点

消息总线必须支持实时智能化（管理实时决策和实时数据传输）来支持所有的自动化等级。结合实时数据传输与流事件（如来自设备或传感器的数据），AI（人工智能）可以分析数据、做出决策并采取行动（如下图所示）。过慢的消息总线传输速度会导致数据延迟，无法获取实时视图。

消息总线如何实现实时的智能决策

为满足当前市场需求，扩展性必不可少。每个设备每纳秒都会产生大量数据，因此需要一个功能强大的管道来处理这些数据。消息总线需要处理高吞吐量的信息，支持扩展多种主题，并能以低延迟适应数据的快速增长。

客户还提及了对于多分租的需求，其运营和维护成本较低，资源利用率高，且计算容量较大。在此类高级别的消息总线系统中，可靠性至关重要，需要保证消息送达和数据零丢失，支持故障恢复。

我们试图解决的另外两大痛点，一是跨区域数据复制的需求，即在不同区域之间以及不同私有云或公共云之间轻松复制消息数据；二是对统一的消息传递和数据流处理平台的需求，可以大规模的实时发布、订阅、存储及处理数据流。

SmartFactory Message Bus Pulsar

在开发下一代消息总线解决方案时，我们利用开源软件Pulsar，并通过专有的Pulsar适配器将该软件与我们的SmartFactory CIM集成。我们在两年前开展了一项研究，将Pulsar与其他类似的消息总线系统进行比较，发现Pulsar在我们所需的关键领域中表现出色，远远超过同类竞品。

我们的“Pulsar和SmartFactory Message Bus Pulsar适配器”解决方案的设计，旨在解决客户痛点并满足未来需求。它为我们的CIM消息交互功能带来五项重大技术进步：

Ÿ 多租户：Pulsar旨在用于部署具有多租户架构的私有云和公共云托管服务。

Ÿ 可扩展性：Pulsar可实现超过一百万个主题的无缝扩展，减少发布延迟和端到端延迟。

Ÿ 持久性：Pulsar采用现代化架构（代理程序/存储节点），以实现最佳性能和弹性。它通过持久化的消息存储保证消息传递效果。

Ÿ 统一消息模型：Pulsar通过统一的消息 API将排队队列和发布-订阅的概念统一封装，可支持更多用例。

Ÿ 跨区域数据复制：Pulsar提供一流的跨区域数据复制功能，允许企业跨越不同的云供应商部署Pulsar，并且在无需锁定专有云供应商API的情况下支持数据在多个云之间进行复制。

在高度自动化的CIM 解决方案中，这个强大的现代化消息总线解决方案将确保半导体工厂能够适应未来的技术进步要求。 该解决方案将实现工厂实时决策的智能化，并提高客户的生产效率。 最终，该解决方案将推动实现从低自动化程度到自驱动自动化程度的数字化转型。

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