智造生產中張忠謀、魏哲家最關心什麼

來源：內容來自天下雜誌，謝謝。

台積電生產主管秀出一張張嚴禁攝影的投影片，剖析如何善用機械學習、大數據，打造出超越三星、格羅方德的製程管理。

一位台積公關主管事後都驚訝的說，「他怎麼講這麼多，難道不怕競爭對手拿去抄？」

走進新竹科學園區的台積電總部大廳，會看到牆上英文寫就的三大信條：「技術領導，製造卓越、顧客信賴」。

其中，製造卓越（manufacturing excellence）一塊，台積電過去總是諱莫如深，極少談論細節，但在同業眼裡，卻是台積與三星、格羅方德拉開距離的真正關鍵。

五月底的2017年台灣技術論壇，台積電首度揭露部分先進位造的秘密。

首先，共同執行長魏哲家在主題演講時透露，台積已將當年熱門的大數據、機器學習技術，應用在製程管理，「都是為了降低我們的cycle time（生產周期）。

」

台積電董事長張忠謀去年接受《天下》專訪時，也曾強調「在我們公司里，生產周期很重要。

」

當前最先進的IC，內部結構像是一個層層疊疊的千層蛋糕，做出每一層所花時間的平均，就稱為「生產周期」。

魏哲家說，早年在180納米的時代（約15年前），一顆IC內部只有25層，但是生產一層得花上兩天。

當前最先進的10納米手機晶片，內部已高達80層，如果一層還是兩天，便代表一個產品要160天、將近半年才做得出來。

「沒有人肯等你的，」魏哲家說。

他說，現在台積電10納米的生產周期目前約1.1到1.2天。

「我有一個夢想，以後要做到一層一天，不能再長，」魏哲家強調。

生產周期已是產業勝負關鍵。

一位台積客戶主管表示，格羅方德的生產周期約比台積慢上30%，這不但代表同樣一個廠，台積可多創造三成營收，客戶產品上市的時間，也可快上將近一個月。

而一個月，在變化快速的智慧手機業，往往就定生死。

而且，當半導體尺度開始逼近物理極限，生產周期還從生產力優勢，轉化為技術優勢。

例如，台積與三星的7納米競賽。

台積的7納米，已經從上個月開始試產。

而三星卻得等到明年，因為該公司堅持要採用最新的EUV微影技術。

一般業界認為三星研發能力與台積不相上下，但製造管理，不如台積。

最先進的7納米智慧型手機IC，內部結構高達一百層，而且部分結構得用到複雜的4P4E微影技術，大幅拉長生產周期。

只有台積有本事，在客戶能容忍的時間，以傳統微影技術生產出7納米IC。

「台積想先獨占市場，因為只有他可以做，」一位IC設計大廠主管說。

而三星別無選擇，只能等待預計明年性能才能達到量產要求的EUV顯影技術，該技術的光線極細，可大幅加快生產速度，但設備價格極為昂貴。

然而，為何台積電的製造能力能夠遙遙領先對手?

答案在技術論壇另一個演講。

台積十二吋廠技術委員會處長黃裕峰，主講台積電的「智慧精準製造」，也就是類似「工業4.0」的概念。

他表示，台積先進位造環境已採用「獨特的專家系統，和先進演算法，類神經網路自我學習的模式」。

在工廠管理部分，10納米產線收集的數據量，是過去40納米的10倍。

台積電以大數據與機械學習的方式，善用這些數據。

以一個月產30萬片的晶圓廠為例，場內三千台生產機台，每天會產生八百萬的派工命令，台積電的工廠管理系統，可以在一分鐘之內計算出最佳的生產排列組合。

成果是，準時交貨率99.5%，產品生產周期1到1.2天。

第二，是製程精密控制方面，隨著電晶體的尺度小到逼近物理極限，製程要控制的厚度變異量，甚至比一個原子要小。

10納米世代與28納米相比，控制參數多上20倍。

因此，每台生產機台裝了上千個感測器，台積電更發展出精密的調機系統，大數據分析過去累積很多調機記錄，再根據當下的機台狀況，即時回饋一個最佳的調機參數組合，例如溫度、氣體流量、電流等。

第三，工廠一致性（fab matching），要確保在不同廠區生產的客戶產品品質保有一致性。

因此隨時監控不同廠區的機台參數，找出生產狀況最佳者，「找出好的模範生，所有人跟他學習，學完之後，就成為我們未來的標準，」黃裕峰說。

今天是《半導體行業觀察》為您分享的第1291期內容，歡迎關注。

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