電腦整合自動化提升半導體工廠效能
- 闞大成
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台積電作為全球晶圓代工龍頭，在自動化技術方面，也是著墨甚深。負責台積電南科14廠自動化的台灣積體電路自動化整合部經理涂耀仁指出，台積電南科14廠目前已經能做到讓晶圓從下線到出貨，完全不用經過人，包括機台控管、空片處理等所有的流程，都已經完全做到自動化。
涂耀仁表示，台積電南科14廠的自動化程度，同時間可以讓400個作業人員，每天處理超過340萬次晶圓製作流程，使用超過2,500種工具，並在工廠中總長42公里的軌道中，操作1,600台車輛，支援50萬種傳送業務，平均每一個傳送，都可以控制在三分鐘以內。
難得的是，因為代工型態的業務，導致工廠隨時都會有上千的產品處於生產狀態，每一種產品的製造流程其實都不一樣，如果沒有辦法做到自動化，就很難準時達到客戶的要求。
涂耀仁指出，電腦整合製造的架構，在最底層是工廠自動化，包括機台、傳送系統、自動倉儲、自動軌道、機台故障支援等，都要做到自動化。而且針對特殊商品，如需要優先出貨的流程，還要有特別機制能夠因應，如貨品還沒有到機台前，機台就已經預熱做好準備，即使工廠產能處於全滿載的情況下，生產線依然不會因為機台需要預熱，而影響生產效能。
另外，在製程控制方面，由於每一個機台長時間工作下來，品質不可能始終維持一致，必須要隨時監控機台作業中的工作環境如溫溼度等，才能預先掌握晶圓最後完成的成品品質，並透過後續的量測平台，回饋相關資訊，隨時調整機台的作業參數，儘量讓製程工作能夠更精細。
一旦工廠產能及製程複雜度達到一定的程度，就不可能靠人來管理，因此就需要有即時管理系統，進行預先排程及規劃，包括如何從供應鏈上所擷取的需求資訊，迅速轉成工廠訂單，如何預測出貨時間等，也都有賴自動化技術來管理。
涂耀仁表示，控制機台並掌握相關資訊，是工廠自動化的第一步。由於半導體產業早已有SEMI Standards，就連無人自動搬運車要如何上下貨，都有明確的標準規定，只要設備符合國際標準，就可以整合到工廠自動化的架構中，要找到解決方案並不難。
但在全自動化的工廠中，仍然可能會遭逢許多挑戰，如明明有待處理的貨，卻仍然有機台遺漏處理。涂耀仁指出，可能是因為機台的條件被限制處理，或是要等待處理的貨品數量夠高，再一次作業以提高效能等，但實際上，生產線上如果有一兩千台機台，機台的遺漏判斷是否是最適當的？管理人員需要得到最即時的資訊，才能在線上人員設定或操作時，做出必要的判斷。
面對這麼大的工廠自動化需求，涂耀仁認為最大的挑戰，在於如何持續維持高速且複雜變遷的系統管理，但只要能克服管理上的困難，透過電腦整合製造等自動化技術，不管是產品品質、機台生產效率、生產週期，都可以得到最適結果，也連帶會帶來成本效益。
