台积电两大独门“兵器”!

2019-11-01 19:31:50

当全球各大制造强权都在积极抢进先进制造,但你知道吗,一家“地表最接近工业4.0的企业”就在我们身边。它是台积电,公认在生产技术最先进和复杂的晶圆制造行业。自从2018年量产七纳米制程后,台积电已成为全球半导体制造技术少数的领导者。标签供料器,标签飞达,贴片机,其中的关键,正是甚少对外公开谈论的先进制造能力。

自90年代,八寸晶圆厂导入电脑化,台积电就开始在制造管理上建立门槛。到了2000年开始自动化,当年建立全新的十二寸超大晶圆厂,自动化程度已是全球同业先驱,包括派工、运送系统到设备自动化,都已是全自动化的等级。台积电已颠覆外界对晶圆制造的印象,工程师和技术员只要在生产指挥中心,就能够让制造过程智能地运行。

独门一:降低生产周期,交期所向无敌。

台积电到底有多厉害?前董事长张忠谋口中在这行业很重要的数字── 生产周期,就能因此降低。要了解“生产周期”,得先对芯片制程有大致的概念。简单来说,台积电的工作,就是把客户委托的电路图做进一颗指甲一样大小的芯片里,标签供料器,标签飞达,贴片机,因此,除了电路线宽已做到细如头发直径的万分之一,还得像建造高楼般,一层一层反覆进行曝光、显影、植入离子、蚀刻等制程,才有办法将超过十亿个电晶体的电路图“塞”在一颗芯片内。

生产周期,就是建造每一层的时间。台积电的交期所向披靡,关键之一就是生产周期竞争力。从台积电推动智能制造并应用大数据和机器学习后,生产周期精进,至今最少进步50%。在约15年前的180纳米时代,一颗芯片内部约25层,生产一层约花两天。而现在,以十纳米手机芯片为例,内部已达80层,如果一层生产周期还是两天,代表一个产品要将近半年才做得出来。

独门二:工厂一致性,精确制造,快速优化

走入智能晶圆厂时代的台积电,还有另一项独门绝活不能不提,那就是“工厂一致性”。透过机台参数与感测器的数据分析,除了可以即时推测每一个加工产品的好坏,设备也具有自我检测、制程参数智能调校、自动复原与改善控制等能力,并借着不断诊断、不断反馈、不断学习进化的“动态优化滚动”,变得愈来愈智能。

更厉害的是,过程中能确保没有人“掉队”。

一颗新芯片要量产,通常会先经研发试产,待制程参数等诸多生产因子调到最佳化后,标签供料器,贴片机,标签飞达,才外放到各晶圆厂大量生产。目前在全球拥有13座晶圆厂的台积电,也多半由母厂负责试产稳定后,再到各厂投片量产。对芯片制造者来说,很大的考验就是如何把试产时的表现,精准移植到量产。

过往最知名的就是英特尔的“精确复制”模式,亦即英特尔在全球每座晶圆厂的每条生产线,不仅都采用相同的生产设备,连厂内管路配置、尺寸、长度,甚至几个弯角都要一模一样,以此确保从研发产线到量产能表现一致外,也可预防同样的问题重复发生。

在台积电,不断优化是家常便饭。光这项能力,就让台积电建立一道同业难以跨越的成本门槛。类似模式在台积电称为工厂一致性,却因为导入智能化而多了同业难以仿效的弹性。

工厂一致性不仅让同样的制程,移转到各厂仍百分之百相同,若生产过程中滚动出更好的制程参数、更好的良率表现,甚至后来导入更有成本效益的机台时,其他厂也会跟着对准。

秉持制造卓越的初心,一路成就全球制造业典范的台积电,接下来还能演绎多强大的“智造”本事,全世界都在拭目以待。