制定各項標準擴大異質整合應用範圍
為達成智慧智造目標，日月光採用SEMI.org之半導體設備自動化通訊標準，制訂機台採購規範，要求設備供應商遵循。
採訪／施鑫澤 文／林品賓
在當前市場變動劇烈，產品趨勢變化快速的情況下，相關廠商為因應這樣的趨勢，遂即開始採用智慧製造來滿足市場需求。半導體產業更是領先其他產業，大規模的投入智慧製造的發展行列。其中，國內的半導體封裝測試大廠日月光投控，日前就結合中華電信、高通等夥伴，在國內打造出全球首座5GmmWave智慧工廠。期望藉由發揮智慧製造效益的智慧工廠，進一步為日月光投控延續在半導體封測市場中的龍頭競爭優勢。
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市場新需求提升 帶動日月光投控智慧工廠興建
事實上，日月光投控曾經指出，在智慧科技的環境下，產品設計朝向能夠整合更多功能、提供更高與更快效能、以及更低功耗的裝置，並將所有的元件都封裝在日益狹小的有限空間中。例如日月光提供系統級封裝SiP-id設計套件，將晶圓級、封裝級、以及系統級的設計需求整合到一個統一與自動化的流程中，實踐「異質整合的服務創新」。此舉不僅有助於協助客戶克服產品設計的挑戰，加速客戶的產品上市時程與創新應用，也讓設計人員能大幅減少重覆修改與提升生產力，並縮短設計及驗證高複雜度SiP封裝設計的時間。
而為了實現與客戶產品設計端更全面的異質整合，日月光投控資深副總經理陳光雄指出，推動工廠智慧化/智能化的數位轉型，其中包括自動化、高異質性機器設備整合、高異質性微系統/封裝整合等三大方向。藉由相關人工智慧、大數據與雲端科技，讓製造流程能夠具有思考、偵測、學習與調整的能力，讓異質整合在日月光投控的生產流程進行擴散。
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陳光雄進一步表示，日月光自2011年展開智慧製造布局，利用自動化及流程管制等方式，有效控制生產狀況、人力和設備的效率，截至2020年已經有18座關燈工廠，其中包括晶圓凸塊封裝、覆晶封裝、系統級封裝與晶圓封裝測試製程。陳光雄認為，「導入智慧製造、數位決策轉型與加速產業升級」方為企業最佳的解決之道。此外，目前智慧製造的環境裡，生產線機器多都已聯網，生產所需的程式、參數等也改以數位自動方式控制，一旦遭駭，將造成大量的生產損失，故「資安」是維持智慧生產的一大重點。
領先者的孤獨 日月光投控自行摸索智慧工智建置作業
而在整個智慧製造的變革上，日月光投控在2018年達到「工業3.5」的中央監控的目標，緊接著在2019年邁進到「工業3.7」的巨量資料回饋設計，讓日月光其下的智慧工廠的品質接近零缺失，生產週期更短與生產效率更高，協助客戶取得市場競爭優勢。甚至也提升人力資本價值，透過訓練協助現場作業員轉型、升級至工廠中控室，打造數位能力，機台控制數量從24台提升至90台，提高員工平均所得。另外，也同時避免對員工產生工傷危害，打造安全的工作職場。下一步，日月光投控將朝向「工業3.9」的目標，實現與客戶產品設計的連結，讓製造流程成為客戶實踐異質整合的場域。
陳光雄進一步強調，日月光可說是全球第一家半導體封裝測試公司推動智慧製造的企業，最大挑戰莫過於日月光製程複雜，難以直接移植業界技術與經驗。工廠型態多樣，整合不易；軟硬體客製化困難，需自主開發。因此，我們將異質整合概念延伸至上游採購階段，首先，我們採用SEMI.org之半導體設備自動化通訊標準，制訂公司機台採購規範，要求「設備供應商」遵循。同時，我們也選定智慧工廠的自動化主題，與設備供應商合作硬體及韌體開發，培養在地供應商的自動化能力，結合日月光自動化團隊自行開發的軟體，打造專屬於半導體封裝測試的自動化設備。
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「材料供應商」是日月光在推動智慧製造的另一重要夥伴，我們統一基板(substrate)與導線架(leadframe)的2D碼，打造具有可追溯性的製造流程，協助客戶即時追蹤整個產品的生產履歷。
目前，日月光投控耕耘智慧工廠2020年底在全台已打造完成18座智慧工廠，2021年預計將再增加7座，目標是年底前將有25座智慧工廠。不過，整體的規畫與執行仍然非常艱辛。陳光雄強調，日月光投控在11年前就啟動智慧工廠計畫，當時整個計畫只有4位有興趣的工程師參與，之後過程中曾經失敗過20幾次。整體計畫憑藉著自己的摸索完成，到了2019年底就建置了11座智慧工廠，2020年底更達到18座的規模，而且參與專案的員工數也一口氣成長到500個同仁。在如今，日月光投控每打造一座智慧工廠，約2~3年內成本就能回收的情況下，之前投入的成本也已全數回收。而在此利基下，也規劃在高雄建置第三園區，整體規模、雇員數，以及智慧工廠數目未來都將較目前的第二廠區更大。
智慧工廠提升效率、降低成本 並扶植當地供應商產業升級
陳光雄指出，相較於傳統工廠，日月光投控旗下的智慧工廠大約可節省15%的人、機、物、料。此外，智慧工廠也實現高度在地化，除了少數機器手臂由日、德的供應商提供之外，主要軟、硬體幾乎由在地的供應鏈來支援。當前，日月光投控的智慧工廠占整個高雄廠區的占比約20%，未來目標提升到50%之際，這將帶動高雄在地的相關投資，以及各種產業的升級。另外，針對許多人所擔心的，在工廠智慧化之後可能衝擊當地就業的狀況，就日月光投控過去營運18座智慧工廠的經驗來分析，期間員工人數仍在不斷增加中，且工時減少、薪資往上提升，證明智慧工廠的施行對員工的工作並不會造成影響。在日月光投控目前是高雄地區最大企業雇主的情況之下，隨著第一、二園區持續推動自動化，加上第三園區的投資，不但望解決缺工問題，還能進一步促成員工工作的升級。
日月光投控智慧工廠從自動化開始扎根，實踐客戶、供應商與自己製造流程的三維度的異質整合，帶動整個半導體產業鏈的升級與創新，讓封裝測試成為延續摩爾定律的關鍵。智慧工廠創新的影響力，讓日月光實現數位轉型與提升人力價值，降低超時工作與工傷，減少約3億元的社會成本。協同相關的供應商夥伴，打造專屬為半導體封裝測試廠的智慧工廠的軟硬體設備，創造將近20億元的設備類供應商的產值，促進6.6億元的當地採購金額，最後讓智慧製造協助客戶取得市場新商機與創新應用，促進整體社會的便利與福祉。
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