今年3月底,傳出聯電可能和美國格羅方德(Global Foundries)合併風聲,成熟製程雙強若真聯姻,有望躍升全球第2大晶圓代工廠。儘管雙方皆未證實傳言,外界話題仍未歇。
在市場焦點的半導體先進製程賽道,如今僅存台積電、三星、英特爾及日本Rapidus等玩家,持續砸重金競逐2奈米及以下製程。相對地,7奈米以上為分界的成熟製程,隨美國管制先進製程設備,中系業者大舉搶進後殺成紅海市場,藉「整併」擴大規模與市占、拓展客戶來源,被視為成熟製程廠的突圍契機。
聯電和台積電於1990年代曾並稱晶圓代工雙雄,兩者自0.13微米製程開始拉開差距後,逐漸踏上不同道路。2017年7月,聯電前執行長顏博文退休,啟動王石、簡山傑協力掌舵的共同總經理制,隨後驚天宣布不再投資12奈米以下先進製程,轉型大計就此展開。
「智造轉型」不單是口號,更是聯電退出先進製程軍備競賽、應對同行激烈搶單的轉守為攻之策。2017年起,聯電成立「智慧製造處」,並以最大的生產研發基地12A廠作為智慧製造測試示範據點,在近4年間,該廠良率從75%升至97%,且特殊製程產品比率由13%升至53%,帶動毛利率成長75%。
今年1月,聯電12A廠獲得有「智慧製造奧斯卡獎」之稱的世界經濟論壇「全球燈塔工廠網絡」(Global Lighthouse Network)認證,是全球首座獲此認證的晶圓代工廠。為聯電轉骨的關鍵人物,便是今年4月剛升任聯電資深副總經理的吳宗賢和他的70人團隊。
「過去聯電緊跟台積電的製程技術,是快速的追隨者(fast follower),長期投入大量資源但難獲得相應回報。」為了跟上最先進的製程,在研發與設備的龐大資本支出之下,為獲利蒙上陰影,吳宗賢坦言,新經營層於是改變發展策略,一方面深耕特殊製程的利基性產品,包括驅動IC、高頻處理器等,以差異化提升競爭力;另一方面引進新技術升級生產流程,特別是近8年來內部開發超過48種智慧製造解決方案,解決了3大痛點:
第一,提升生產效率,加速產線又節省人力。
位在南科的聯電12A廠區,豎立著3大座廠房,晶圓在生產過程中經由空橋在廠房間穿梭,完成一連串的製程加工。吳宗賢說明,聯電結合AI演算法的「智慧自動物料傳送系統」(AMHS),串連3,000部機台、規畫出6,800萬條晶圓的最佳傳送路徑,由此降低傳送時間43%,並提高生產效率47%。
進到晶圓廠內部,廠房裡擺放著眾多機台附屬設備,其正上方的樓層便是生產重地的無塵室。聯電智慧製造處部經理洪逸琳介紹,過往須由人員定時巡視廠內20多個巡檢點,檢查有無氣液體洩漏、工安違規等問題,智慧製造處自主研發了廠務巡檢機器人,能即時回報現場情況至監控廠區營運的戰情室。
第二,改善生產品質,特殊製程良率不打折。
吳宗賢解釋,聯電專注的特殊製程利基應用,包含手機及電視面板驅動IC、影像訊號處理器(ISP)、射頻絕緣層上覆矽(RF-SOI)等,這些可說是「成熟製程中的先進製程」。特殊製程相較標準製程更複雜,常因客製化,在產線調整過程可能影響到生產力及良率。聯電進而將AI缺陷偵測、預測模型等工業4.0技術,整合至生產流程中,以提高品質穩定性。
聯電執行廠長莊裕智提到,客製化的產品少量多樣,設備參數與氣體原料須頻繁切換,聯電開發「智慧氣體切換系統」,可縮短氣體切換的調機與等待時間,為瓶頸機台的生產週期降低87%;並結合影像辨識和AI異常搜查比對系統,幫助工程師迅速找出造成異常的機台,提升產品良率。
第三,強化上下游溝通,綁緊客戶和供應商。
一款晶片產品的誕生得經過IC設計、IP驗證、光罩設計製作等步驟,才能在晶圓代工廠下線(tape-out)並接續量產。吳宗賢指出,產出設計模組(design module)與IP驗證耗時長,是一大瓶頸。
聯電一方面採用機器學習與自動化工具,加速設計套件產出;亦打造連結 聯電、光罩公司、客戶3方的資訊整合系統 ,提供數據分析及光罩生產排程等功能,協助即時調整生產決策,有效縮短設計交付時程57%、節省光罩製作時間52%,加快產品上市週期。
在聯電智造之路上,近1年勤業眾信擔任其顧問角色,勤業眾信數位轉型服務負責人溫紹群觀察,晶圓代工廠在量產前的研發階段,便必須和供應商、光罩廠及客戶密切合作,聯電透過生態圈夥伴的協作平台,有助增進資訊的透明度及調配產能規畫,「和客戶綁得更深,(客戶)價格願意給得更好,毛利也愈高。」
Q2應用需求可期!兵分5路擴展AI決策力
對重資本投資、技術龐雜的半導體製造業來說,推動大規模的數位轉型並非易事,聯電有何獨特心法?
吳宗賢分享,聯電長期目標是打造 「全自主化的工廠」 ,內部並援引美國汽車工程師學會(SAE)的自動駕駛分級定義,即從「Level 0」的完全人為控制、到「Level 5」的完全自動控制,藉以評估數10項智慧製造方案的自主化「深度」,並衡量部署至多少機台設備的「廣度」。 值得一提的是,聯電智慧製造處和一般IT組織的不同處,是成員具有豐富的產線實戰經驗,吳宗賢強調,「同樣從工廠出來,不管是負責製程整合或設備,他們最知道使用者痛苦的是什麼。」
智慧製造處共分5個單位,有負責工廠端的感測器部署與數據收集的「AIoT」,分析龐大數據並挖掘潛在價值的「Big Data」,由IT、統計、數學專家組成並開發AI應用基礎的「演算法」,以及成員多來自黃光製程等單位的「專案管理」。最後則是「AI技術」部門,主要研發最新AI技術及工具。聯電智慧製造處執行處長王邦明表示,團隊除了建立生成式AI應用平台UGPTs,也計畫在2026年建立內部Agent平台,實現更高度的自動化判斷與決策。
針對聯電的轉型成果獲「燈塔工廠」認證肯定,代表公司赴瑞士受獎的吳宗賢說,全球每年都有上千家業者參選,最終獲選者僅1至2%,企業在財務、營運及永續等表現必須有顯著進步,才能脫穎而出。不過,吳宗賢認為,「最重要的源頭,是希望我們整個團隊都擁有持續改善的DNA跟精神。」他指出,12A廠是所有的技術母廠,聯電以其為中心,將開發出的最新技術與智造應用,拓展到新加坡、中國廈門、日本等廠區。
4月底,聯電公布今年第1季財報,其中每股盈餘(EPS)新台幣0.62元創下近19季以來新低,毛利率26.7%並跌破3成,主要受1月南部地震及一次性價格調整影響。聯電共同總經理王石預期,第2季預期所有產品應用領域將溫和回升,然而因關稅政策的變動,對未來晶圓需求預測持審慎態度,並指出將持續推動成本降低計畫,加速導入人工智慧與智慧製造系統。聯電能否以「智造」翻轉競局,時間會給出答案。
聯華電子
董事長:洪嘉聰
成立:1980年
主要業務:晶圓代工製造
產品組合:通訊42.1%、消費性28.4%、其他16%、電腦13.5%
總計月產能:超過40萬片12吋約當晶圓
責任編輯:謝宗穎