2019科創講堂

從全自動化製造邁向智慧製造

2019/09/27 整理/科學人
講者/游志源(台積電資訊技術部經理)


台積電以半導體代工製造服務為核心,自1987年創立後,台積電創立的專業分工合作模式,重新定義半導體產業的商業模式,因具有先進技術、卓越製造和客戶夥伴關係,三位一體的競爭優勢,奠定台積電在全球半導體產業的領先地位。在智慧製造的潮流之下,台積電也積極投入智慧工廠,透過持續的研發與資訊系統整合,目標由全自動製造精進到智慧製造,可望再次創造新的半導體製造里程碑。


從純手動到全自動化製造


以台積電的製造模式為例,在過去20年間,共有兩次重新定義製造模式,從一開始的純手動操作,進展到8吋廠的半自動化製造,接著再演進到12吋廠的全自動化製造,此時工廠內已幾乎不需要人為的介入,大幅改善生產的效率。


機台自動化、派工自動化、搬運自動化,是全自動化生產環境的三大要素。全自動化製造模式所帶來的具體改變,技術人員不用再穿無塵服在工廠內工作,轉為在辦公室遠端監控工廠實際運作情況,技術人員的工作內容從原本的取貨、下貨等體力勞動,變成以生產線監控為主,並在機台有狀況時,進行例外排除。


除此之外,透過大數據分析與自動化工作流程,精進工程專業人員與機台的生產效率,藉由將工程人員的專業判斷規則,轉換成系統自動執行與判斷,提升了62%的機台生產力,並降低了65%的人力負擔,在機台與工程專業人員的生產力,有顯著的進步。


從全自動化到智慧製造


未來台積電的目標就是要邁向智慧製造工廠,台積電過去建立了全自動的生產與完整的資訊平台,在此基礎之上,藉由人工智慧與機器學習的新方法,再次將全自動製造系統精進到智慧製造系統。


在機器學習的時代,工程師的工作內容也將改變,過去工程師必須將所有的經驗整理出來,一條一條地寫進程式裡,而機器學習則是將已收集的大量資料讓機器自動學習,於調教出模型後,再利用此模型對新進資料進行推測,工程師主要是在設計和分析一些讓電腦可以自動學習的演算法。


半導體專業能力將被重新定義


因應智慧製造的轉型之下,機台和工程師所需具備的能力也將被重新定義。未來的機台將以模型為主,利用大量的歷史資料與機器學習來建立多變數控制模型,得到更好的效果;針對智慧製造所需及時與精準的控制要求,從更多的感測器送出更高頻率且更快的資料,同時提供更多機台控制參數與紀錄,並需具備快速處理資料的能力。


台積電擁有許多領域專業知識的工程師,如電機、電子、物理、化工、機械、材料等,未來也必須積極投入與參與智慧轉型,利用新的智慧化工具打造更智慧的解決方案,解決過去難解的問題並改善成效,程式設計、統計與線性代數,將會成為工程師必備的基礎技能。台積電也針對全公司各組織提供機器學習的專業訓練方法,讓各領域專家都能快速具備使用智慧化工具的能力。


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