台積電的生產週期

陳良榕，台積電首度公開智慧製造  張忠謀、魏哲家最關心的神秘數字，天下，2017-05-27 

五月底的2017年台灣技術論壇，台積電首度揭露部分先進製造的秘密。首先，共同執行長魏哲家在主題演講時透露，台積已將當年熱門的大數據、機器學習技術，應用在製程管理，「都是為了降低我們的cycle time（生產週期）。」

台積電董事長張忠謀去年接受《天下》專訪時，也曾強調「在我們公司裡，生產週期很重要。」 

當前最先進的IC，內部結構像是一個層層疊疊的千層蛋糕，做出每一層所花時間的平均，就稱為「生產週期」。 

魏哲家說，早年在180奈米的時代（約15年前），一顆IC內部只有25層，但是生產一層得花上兩天。當前最先進的10奈米手機晶片，內部已高達80層，如果一層還是兩天，便代表一個產品要160天、將近半年才做得出來。「沒有人肯等你的，」魏哲家說。 

他說，現在台積電10奈米的生產週期目前約1.1到1.2天。「我有一個夢想，以後要做到一層一天，不能再長，」魏哲家強調。 

生產週期已是產業勝負關鍵。一位台積客戶主管表示，格羅方德的生產週期約比台積慢上30%，這不但代表同樣一個廠，台積可多創造三成營收，客戶產品上市的時間，也可快上將近一個月。而一個月，在變化快速的智慧手機業，往往就定生死。 ...

然而，為何台積電的製造能力能夠遙遙領先對手? 

答案在技術論壇另一個演講。台積十二吋廠技術委員會處長黃裕峰，主講台積電的「智慧精準製造」，也就是類似「工業4.0」的概念。 

他表示，台積先進製造環境已採用「獨特的專家系統，和先進演算法，類神經網路自我學習的模式」。 

在工廠管理部分，10奈米產線收集的資料量，是過去40奈米的10倍。台積電以大數據與機械學習的方式，善用這些資料。 

以一個月產30萬片的晶圓廠為例，場內三千台生產機台，每天會產生八百萬的派工命令，台積電的工廠管理系統，可以在一分鐘之內計算出最佳的生產排列組合。成果是，準時交貨率99.5%，產品生產週期1到1.2天。 

第二，是製程精密控制方面，隨著電晶體的尺度小到逼近物理極限，製程要控制的厚度變異量，甚至比一個原子要小。10奈米世代與28奈米相比，控制參數多上20倍。 

因此，每台生產機台裝了上千個感測器，台積電更發展出精密的調機系統，大數據分析過去累積很多調機記錄，再根據當下的機台狀況，即時回饋一個最佳的調機參數組合，例如溫度、氣體流量、電流等。 

第三，工廠一致性（fab matching），要確保在不同廠區生產的客戶產品品質保有一致性。因此隨時監控不同廠區的機台參數，找出生產狀況最佳者，「找出好的模範生，所有人跟他學習，學完之後，就成為我們未來的標準，」黃裕峰說。