半导体厂商竞相布局产业发展迈向智慧化

智慧制造可有效提升产能与降低成本，提升整体营运效率。为提升市场竞争优势，半导体业者竞相布局，祭出相关解决方案，促使智慧制造发展全面升温。

结合大数据分析　台积电落实智慧制造

为提升半导体产业发展，智慧制造已成为各国半导体产业争相投入的热门领域。然而，如何有效的将智慧制造引进生产流程，已成为目前亟需解决的主要挑战。对此，各大半导体业者纷纷推出新的解决方案，加速智慧制造发展，在竞争日趋激烈的市场中，提升自身优势。

半导体制造迈向智慧化。工业4.0引发智慧制造发展热潮，台积电身为全球晶圆代工龙头，已开始利用资讯科技(IT)平台即时搜集设计、生产及原物料供应等环节的作业资料，并由专门技术团队进行大数据(Big Data)分析，藉以克服晶圆制程日益复杂所引发的制造挑战，同时提升生产效率与产品良率。

台积电台南厂区电脑暨通讯管理部资讯建构暨通讯服务处副处长张耀雄(图1)表示，随着晶圆制程越来越复杂，其所须搜集与分析的资料也呈现几何级数的增加，且资料的多样性与过往截然不同，因此对IT系统和设备制程都是很大的挑战。

为突破此一困境，台积电积极发展大数据技术，结合IT平台及透过资料科学团队进行分析，使该公司从上到下，如执行长到各部门作业员，都可在同一平台看到相同的资料，藉此双重确认数据，提升产品良率。

除使用大数据分析提升良率，先知科技首席顾问暨成功大学讲座教授郑芳田(图2)认为，若能将虚拟量测导入全自动化，再配合智慧制造，便可以大幅提升产品良率，未来，半导体制造将有望能全面产出“零缺陷”的产品。

郑芳田进一步解释，在工业4.0领域，制造执行系统一直是大家所提及重要的关键。半导体制造十分重视晶片良率，但碍于时间有限的情况下，很难针对所有的裸晶进行检测。虚拟量测乃是透过历史资料而建立的线性与非线性的演算法，可达到全面检测的目标；若能对于有缺陷的裸晶进行检测，找出问题，未来就有机会将良率提升逼近100%的水准。

迈向智慧制造　西门子力推数位化

工业4.0发展持续增温，全球制造业在此浪潮驱动下，纷纷寻求制造智慧化转型之道，期以更快、更精确、更有效率的方式提升产能及降低生产成本，因应产业变革提升国际竞争力。对此，西门子(Siemens)认为，数位化将是推动智慧制造的关键，进而实现工业4.0。

西门子工厂/制程自动化协理Tino Hildebrand表示，网际网路正创造新的商业模式，并为制造业带来如何提升生产力与竞争力的主要挑战，而数位化将是未来制造业迈向工业4.0的重要元素。

Hildebrand进一步解释，数位化的特色在于产品的开发、生产及服务，可透过软体与网路沟通；机器与产品之间可即时交换资讯与指令；并且可达成自主控制和优化。目前西门子也积极从数位企业(Digital Enterprise)、产品和生产的生命周期，以及完全整合的自动化环境等面向来加速工厂的自动化，同时也致力推动工程与营运系统的整合，以及制程规划与运作设备生命周期的整合，以促进制程自动化的发展。

事实上，为加速制造业数位化发展，西门子近期也与欧特克(Autodesk)达成软体互通性协定，以协助制造业者降低因产品开发软体应用程式互不相容而产生的相关费用，并避免潜在的资料完整性问题。

透过此项协定，西门子产品生命周期管理(PLM)软体与欧特克电脑辅助设计(CAD)软体间的互通性将大幅提高。双方将共同致力于协助拥有多种CAD环境的企业，简化资料共用流程、降低成本。

目前许多企业的营运环境是由不同CAD软体供应商的解决方案组成，因此，不同CAD软体之间的互通性便成为设计和工程软体使用者所面临的关键问题，而实现互通性则成为制造业必须克服的一大挑战。为改善此一情况，西门子与欧特克此次达成互通性协议，旨在减少支援多种CAD环境所需的整体工作和成本。 根据双方协议，西门子与欧特克将共用工具组(Toolkit)技术，交换最终使用者软体应用程式，以打造和推广具互通性的产品。

促进工业自动化发展　施耐德着眼人才培育

相较于台积电、西门子力推数位化发展，为优化工业自动化架构，施耐德则是积极投入人才培育，并于台中设立机械设计中心(Machine Design Center)，以协助客户共同设计、升级机台，并加强产学合作。

台湾施耐德电机总裁孙基康(图3)表示，工业4.0主要发展方向在于提升工厂机台设计和升级，而人才正是产业升级的关键。因此，施耐德于台中设立机械设计中心，针对机械业相关客户进行教育训练，以协助客户共同开发工业自动化所需之机台及能源管理知识。

与此同时，施耐德也积极发展产学合作。据悉，施耐德目前正进行“Go Green In The City”的全球性产学合作计画，让学生提供绿能发展相关想法与商业计画。透过此方式一方面推广节能和绿能，另一方面也从中培育人才。

除人才培育之外，孙基康认为，软体也是促进工业4.0发展的关键因素。对此，施耐德近期成立一个全新的事业群―全球解决方案(Global Solution)，且未来将会不断加码投资。

据了解，此一事业群共有三个任务，一是服务全球关键的客户，第二个是负责售后服务；第三则是负责施耐德所有部门的软体研发。将软体研发归类于此一部门，其原因在于，该事业群因负责售后服务，客户的抱怨、需求、都是反映给这个事业群，所以该事业群是最贴近客户，也因此能针对客户需求进而开发相关软体。

此外，随着物联网发展增温，数位化、工业化、都市化等趋势迅速发展，能源需求大幅增加。对此，施耐德启动全新品牌策略--“Life Is On”，展现其能源管理专长优势，协助企业减少能源消耗，降低预算成本并永续发展。“Life Is On”品牌策略以高效、互联互通、永续性、安全与可靠的四大主轴，连结运营技术(Operational Technology， OT)与资讯技术(Information Technology， IT)整合，透过一系列互联互通的创新技术与解决方案，开启高效能源管理模式，降低能耗，提高运作效率。

孙基康透露，科技日新月异的发展对于能源需求持续提升，相对应产生环境永续发展的隐性阻力。透过“Life Is On”的四大主轴--高效、互联互通、永续性，以及安全与可靠，该公司将以全面即时的智慧运营技术，协助客户优化能源管理及自动化成效。

提升智慧工厂电源防护　Littelfuse新品竞出笼

随着工业4.0发展热潮持续扩大，各企业纷纷建置、升级相关联网设备，以建置智慧工厂。为提升联网设备静电与电源防护，力特(Littelfuse)于近期推出新系列静电放电(ESD)抑制器(Suppressor)--XTREME-GUARD，该产品静电放电防护最高可达30kV，并适合高达32VDC的高压应用。

Littelfuse资深技术行销工程师游恭豪(图4)表示，未来智慧工厂中的所有装置皆须具备联网功能，而相较于无线网路，有线网路的可靠性还是较高。然而，使用有线网路系统，最基本便是会面临到静电影响，进而产生杂讯，影响设备。此外，工厂中遇到静电的状况，比家中多出许多，因此，未来智慧工厂需要更高等级的静电防护。为因应此一挑战，Littelfuse于2016第一季推出新系列ESD Suppressor，将静电防护提高到30kV，以提供更高水准的ESD静电保护。

游恭豪指出，传统工厂在升级智慧工厂时，将会碰到所谓的换机潮，然而，此一换机潮所带动的不只是跟智慧联网有关的需求，连传统电路保护产品的需求都会随之增加。为此，Littelfuse也推出新款TVS二极管(Diode)保护元件，以提升传统电源线的突波保护。

据悉，Littelfuse新推出的TVS二极管保护元件分别为6kA/10kA的表面贴装(Surface Mount)产品--LTKAK6/LTKAK10，两者防护等级虽与过往产品相去不远，但其优势在于具有较小体积，可让系统业者减少更多设计空间。另一方面，由于工厂温度都偏高，特别是无人工厂，有些环境温度大约都落在三、四十度以上。因此，为确保高温环境下设备可正常运作，Littelfuse也将在4月推出可耐125°C高温之新款压敏电阻(Varistor)。

工业物联网风潮兴　IIC联盟力推TSN测试台

网路为智慧工厂发展关键，为促进工业物联网与工业4.0的发展，国家仪器(NI)、Bosch Rexroth、思科(Cisco)、英特尔(Intel)、库卡(KUKA)、施耐德电机(Schneider Electric)、TTTech等大厂，将与工业网际网路联盟(IIC)携手开发TSN(Time Sensitive Networking)测试台(Testbed)，改善网路架构。

工业网际网路联盟执行董事Richard Soley表示，透过该测试台，可发起、研拟并精确测试工业网际网路的创新点子与机会，例如新型技术、应用、产品、服务与流程，以便在上市前先确认其实用性与可行性。

据了解，该平台可支援新数位能力。由于联网制造(Connected Manufacturing)业者、设计师与使用者，都需要以更安全可靠的方式取得智慧型边缘装置。标准网路技术也必须持续演进，才能满足下一代工业系统需求，进而改良机台、电网与交通运输系统的运作方式。

打造TSN测试台的目的在于，可让新款乙太网路IEEE 802标准(此标准又称为TSN)能灵活应用于生产应用的生态系统。TSN推动标准开放式网路架构发展，让多家制造商的产品能互通与整合。此项技术也支援即时性(Real Time)控制与同步化，例如能透过单一乙太网路于机器人与运动应用。TSN同时支援生产应用中其他常见的网路流量，有助于整合IT与操作技术。

过去多半透过非标准网路架构或未连线网路来部署Real Time控制应用，因此装置与资料常难以存取，甚至完全无法存取；而TSN的价值就在于促进整合、强化连结，并透过大数据分析，剖析所需的关键资料，以达到工业物联网改善作业的目标，进而促成以智慧型连接系统与机台为架构的新商业模式。

国家仪器销售与行销执行副总Eric Starkloff表示，TSN是标准网路模型的主要特性，有助于将Real Time控制应用与装置和开放式互连网路加以整合。这项技术是工业物联网未来发展不可或缺的一环。联盟除推动测试台外，也提供社群平台，让业界厂商得以合作，共同实现这个愿景。

KUKA集团首席技术总监Christian Schloegel也表示，新款IIC TSN测试台可验证边缘云端运算(又称雾运算)所需的分散式Real Time控制系统。该公司认为，TSN搭配OPC UA发布/订阅是实作工业4.0标准的核心要素。

据悉，TSN测试台可以透过根据IEEE 802.1 TSN标准的高弹性单一网路，汇聚各种重要的控制流量(如OPC UA)与最佳状态(Best Effort)流量；并且透过标准整合式乙太网路，展现TSN的Real Time能力与厂商互通性。该测试台还可评估TSN的安全性，确保TSN初始功能并给予回馈；展现IIoT的能力，可整合高效能与潜时要求高的应用；最重要的是，针对工业物联网基础架构与应用，提供智慧型即时性边缘云端控制系统的整合点(Integration Point)。

强化半导体产业竞争力　智慧制造势在必行

半导体产业为台湾高科技产业基石，而目前台湾的“生产力4.0”发展目标，便是以智慧制造的概念促使产业再升级。面对先进制程的挑战，台湾半导体厂如何藉由智慧制造及工业自动化提升竞争优势，将是未来发展重点。

为促进台湾半导体产业智慧制造发展，国际半导体设备材料产业协会(SEMI)也于近期举办半导体智慧制造国际论坛，邀请台积电、西门子、微软等业者一同探讨智慧制造于半导体业的应用与未来发展。

SEMI台湾区总裁曹世纶指出，台湾晶圆厂面临的国际竞争十分激烈，因此必须提升整体制造良率，才可持续维持领先地位，并发展更多商机。为此，该协会举办半导体智慧制造国际论坛，希望藉由知名大厂的经验分享，使半导体产业的上下游厂商都能吸收并实践智慧制造的概念，带动整体产业升级。

简而言之，智慧制造能为产业带来新的商业模式与创新。半导体产业若想进一步提升竞争优势，投入巨量资料与云端运算已是势在必行，除能透过网路即时生产流程，终端设备也能因此而减少失败率与停工时间，达到最佳的生产效率及成果。