台灣位居世界第 2 大半導體國家,靠的是「護國群山」打造出完整產業鏈。隨半導體的體積逐漸逼近物理微縮極致,生產設備的品質提升會是製造業者接下來必須檢視的重要一環。(首圖來源:Shutterstock

半導體產業是推動台灣經濟的重要動力,也是促進產業創新的重要基礎。2020 年台灣半導體產值首度突破新台幣 3 兆元,重回全球第 2 大半導體國家,這其中憑藉的不只是向來被稱為「護國神山」的台積電,更是靠著打造出完整產業鏈的「護國群山」。台灣之所以能在狹小的地域中,迸發出令世人驚豔的半導體能量,長年來專注於先進製程的研發無疑是其中關鍵。而隨著半導體製程快速演進,高精準度與高穩定度的產線設備,將成為製程效能的要素。

半導體尺寸大幅微縮,應檢視生產設備是否兼顧 4 大重點

台達機電事業群技術發展處資深課長何昌明指出,近幾年摩爾定律持續生效,半導體的體積與效能持續提升,進入先進奈米工藝水平的時代,隨半導體的體積逐漸逼近物理微縮極致,稍有誤差就會影響產線良率。在此態勢下,半導體製造業者對設備的要求遠高於其他產業。

何昌明表示,半導體先進製程的要求有四大重點:包括高速高精、設備品質、機台震動、智能管理。

他進一步解釋,半導體的產能龐大、製程精細,因此速度與精度是設備的基本要求,不過伴隨半導體尺寸快速微縮、市場需求日漸龐大,這兩大需求也隨之提升,「設備廠商沒有深厚的技術基礎做後盾,將難以滿足客戶端的需求。」在全球半導體、晶片荒還未停歇之際,用創新技術打底鞏固護國群山,已是刻不容緩的任務。

在設備品質部分,良率是半導體產線的關鍵指標,而設備品質是維持良率的先決條件。另外,半導體晶片精細,移動過程中過大的振動,有可能造成晶圓損壞,至於智能管理則是必須整合 IT 與 OT 兩大系統,讓數據的價值最大化。

OT/IT 兩端如何終極布局?台達提供半導體高整合方案

作為全球自動化控制領域的重量級廠商,台達在半導體領域也有深厚布局。何昌明表示,台灣在半導體的晶圓代工與封測領域技術扮演核心角色,政府也積極推動半導體設備國產化,「台達希望透過長期累積的自動化專業技術,提供台灣半導體業者最完善的智慧製造解決方案。」

台達目前在 OT 與 IT 兩大層面,都有完整的產品布局。OT 方面,伺服馬達、驅動器、線性模組、減速機等精密運動元件,可因應封裝製程設備的精密機械控制需求,這些元件可搭配台達的 PLC、PC-based 運動控制器、智慧感測器,滿足半導體產業的高精高速控制需求,另外台達的嵌入式與 PC-based 視覺系統,則可應用於產線中的定位、量測與瑕疵檢測,提升定位精度、生產效率與產品良率,藉此拉高設備的附加價值。

至於在 IT 層 ,台達的設備可透過半導體的 SECS/GEM 通訊標準,水平整合製造現場設備與 DIABCS 主機,再經由 MQTT、Web Service 等方式,與台達的 DIAMMP 製造可視化管理平台、DIAMES 製造執行系統、DIAWMS 倉儲管理系統等後端應用系統進行垂直整合。此外,台達也可協助半導體業者,把邊緣設備所收集的大量資料,透過網路傳輸到物聯網系統,並利用 AI 進行運算與分析,再將結果回饋到設備端的運動控制元件,讓機台實現自我學習調適,快速適應不同生產應用場景。

全球半導體需求強勁,AIoT 打底續強化製程品質

在產品線齊全與 OT/IT 兩大系統的高度整合下,台達提供了半導體業者全面升級的解決方案,「半導體市場近幾年高速成長,我們希望可以發揮自身優勢,將 AIoT 概念由 IIoT 平台垂直延伸到工控元件,解決客戶的痛點。

台達是全球自動化控制領域的重量級廠商,在半導體領域也有深厚布局,藉長期累積的自動化專業技術,可以提供台灣半導體業者整合型的智慧製造解決方案。(圖片來源:Shutterstock

針對解決方案,何昌明舉了幾個台達的指標性產品,例如前文提到的高速高精需求,台達就推出了 IC 測試分類機解決方案,此設備透過線性馬達快速移載 IC,並結合 smart sensor 即時監控測試時的溫度與氣壓值,可確保驗證環境與測試品質。

在設備品質部分,運用台達支援 Z 軸應用並帶旋轉的 LPR 線性微型致動器高速、高精與軟著陸特性所打造的晶粒分揀機,可以在高速分揀晶粒時,避免因取放過壓,造成晶粒損傷,「另外像是可在移載過程中避免晶圓損壞的取出臂、整合倉儲設備與倉儲系統的 DXMC 運動控制器,這些設備都可解決半導體業現正面臨的痛點。」何昌明說。

虛實整合新科技,滿足設備智慧維護的最核心需求

另外,近幾年 SECS/GEM 與智慧遠端維護,成為半導體設備領域的兩大熱門議題,台達也分別推出了解決方案。何昌明解釋,SECS/GEM 是由國際半導體設備及材料(SEMI)所開發的通訊標準,用以連結設備與工廠資訊與控制系統,SECS/GEM 定義出多種訊息、狀態與使用情境,讓管理軟體可以全方位監控製造設備。

針對 SECS/GEM,台達推出全系列解決方案,包括 DIASECS Driver、DIASECS-GEM Library、DIASECS-GEM Runtime,上述方案目前已有不少成功案例,半導體業者透過 DIASECS 打造機台連線網路,並使用 DIASECS-GEM Library 快速對應其相關變數,再依功能別將設備狀態數據傳送至上層系統。

至於智慧遠端維護,則是佐以 AR 擴增實境完成。何昌明表示,台達的 AR 解決方案包括虛擬看板、遠端維護、組裝輔助等平台,「使用者可藉此加速溝通效率、降低停機時間,為客戶創造附加價值。」他以遠端維護為例,台達的 AR 有標記式與同動式兩種,在標記式平台中,遠端人員可運用 AR 技術於設備「表面」標記,引導配載 AR 眼鏡的現場人員完成機台操作及維修檢測;同動式平台則在機台發生異常時,由遠端人員透過虛擬模型與 AR 技術,指導前線拆解設備,檢修機台內部零組件。

神山不會只有一座!台達攜手產業夥伴,催生護國群山

除了把各種先進技術發揮到極致,以強化產線效益,雲端平台也是新世代製造系統的必要建置。

何昌明指出,台達所開發的 DIACloud,可鏈結前端硬體設備,並儲存、運算與分析其數據,協助決策者制定最適化生產策略,再者,台達也針對設備聯網推出各種軟硬體產品,將之應用於自身產線,藉此驗證產品的可用性,並堆疊出實際應用經驗。

何昌明最後指出,台達長期深耕工業領域,不僅擁有完整的工控產品布局,更累積了豐厚的製程設備製造技術與產線整合經驗,這些技術與經驗將可協助半導體客戶,打造符合 SEMI 通訊規範的製造系統

「進入智慧化時代,全球產業對半導體的需求與期待不斷推升,台達希望與台灣半導體夥伴共同努力,從而實現半導體設備國產化、科技化願景。」有了新技術助力,台灣護國神山將會經歷更有感的板塊撞擊,讓下一代護國神山群橫空出世,布局更傲視亮眼的價值轉型新篇章。

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