台积电作为全球晶圆代工龙头,在自动化技术方面,也是着墨甚深。负责台积电南科14厂自动化的台湾积体电路自动化整合部经理涂耀仁指出,台积电南科14厂目前已经能做到让晶圆从下线到出货,完全不用经过人,包括机台控管、空片处理等所有的流程,都已经完全做到自动化。
涂耀仁表示,台积电南科14厂的自动化程度,同时间可以让400个作业人员,每天处理超过340万次晶圆制作流程,使用超过2,500种工具,并在工厂中总长42公里的轨道中,操作1,600台车辆,支援50万种传送业务,平均每一个传送,都可以控制在三分钟以内。
难得的是,因为代工型态的业务,导致工厂随时都会有上千的产品处于生产状态,每一种产品的制造流程其实都不一样,如果没有办法做到自动化,就很难准时达到客户的要求。
涂耀仁指出,电脑整合制造的架构,在最底层是工厂自动化,包括机台、传送系统、自动仓储、自动轨道、机台故障支援等,都要做到自动化。而且针对特殊商品,如需要优先出货的流程,还要有特别机制能够因应,如货品还没有到机台前,机台就已经预热做好准备,即使工厂产能处于全满载的情况下,生产线依然不会因为机台需要预热,而影响生产效能。
另外,在制程控制方面,由于每一个机台长时间工作下来,品质不可能始终维持一致,必须要随时监控机台作业中的工作环境如温湿度等,才能预先掌握晶圆最后完成的成品品质,并透过后续的量测平台,回馈相关资讯,随时调整机台的作业参数,尽量让制程工作能够更精细。
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一旦工厂产能及制程复杂度达到一定的程度,就不可能靠人来管理,因此就需要有即时管理系统,进行预先排程及规划,包括如何从供应链上所撷取的需求资讯,迅速转成工厂订单,如何预测出货时间等,也都有赖自动化技术来管理。
涂耀仁表示,控制机台并掌握相关资讯,是工厂自动化的第一步。由于半导体产业早已有SEMI Standards,就连无人自动搬运车要如何上下货,都有明确的标准规定,只要设备符合国际标准,就可以整合到工厂自动化的架构中,要找到解决方案并不难。
但在全自动化的工厂中,仍然可能会遭逢许多挑战,如明明有待处理的货,却仍然有机台遗漏处理。涂耀仁指出,可能是因为机台的条件被限制处理,或是要等待处理的货品数量够高,再一次作业以提高效能等,但实际上,生产线上如果有一两千台机台,机台的遗漏判断是否是最适当的?管理人员需要得到最即时的资讯,才能在线上人员设定或操作时,做出必要的判断。
面对这么大的工厂自动化需求,涂耀仁认为最大的挑战,在于如何持续维持高速且复杂变迁的系统管理,但只要能克服管理上的困难,透过电脑整合制造等自动化技术,不管是产品品质、机台生产效率、生产周期,都可以得到最适结果,也连带会带来成本效益。