台積電生產主管秀出一張張嚴禁攝影的投影片，剖析如何善用機械學習、大數據，打造出超越三星、格羅方德的製程管理。一位台積公關主管事後都驚訝的說，「他怎麼講這麼多，難道不怕競爭對手拿去抄？」
走進新竹科學園區的台積電總部大廳，會看到牆上英文寫就的三大信條：「技術領導、製造卓越、顧客信賴」。其中，製造卓越（manufacturing excellence）一塊，台積電過去總是諱莫如深，極少談論細節，但在同業眼裡，卻是台積電與三星、格羅方德拉開距離的真正關鍵。
5 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祕密。首先，共同執行長魏哲家在主題演講時透露，台積電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「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 1.1~1.2 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。一位台積電客戶主管表示，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，台積電可多創造三成營收，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。
而且，當半導體尺度開始逼近物理極限，生產週期還從生產力優勢，轉化為技術優勢。
例如，台積電與三星的 7 奈米競賽。台積電的 7 奈米，已經從上個月開始試產。而三星卻得等到明年，因為該公司堅持要採用最新的 EUV 微影技術。
一般業界認為三星研發能力與台積電不相上下，但製造管理，不如台積電。最先進的 7 奈米智慧型手機 IC，內部結構高達 100 層，而且部分結構得用到複雜的 4P4E 微影技術，大幅拉長生產週期。
只有台積電有本事，在客戶能容忍的時間，以傳統微影技術生產出 7 奈米 IC。「台積電想先獨佔市場，因為只有他可以做。」一位 IC 設計大廠主管說。
而三星別無選擇，只能等待預計明年性能才能達到量產要求的 EUV 顯影技術，該技術的光線極細，可大幅加快生產速度，但設備價格極為昂貴。
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。台積電 12 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，台積電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 3 千台生產機台，每天會產生 800 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 1~1.2 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。
（本文由 授權轉載，圖片來源：科技新報）
作者 | 發布日期 2017 年 06 月 04 日 12:00
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