看聯電「智造」48變!巡檢機器人出動,串AI傳送物料、監控氣體,毛利成長75%
看聯電「智造」48變!巡檢機器人出動,串AI傳送物料、監控氣體,毛利成長75%

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%。

成熟製程御三家PK
圖/ 數位時代製作

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。

聯電無人巡檢
巡檢機器人得以在高噪音的晶圓廠管線室,自動完成巡檢,並能於地震等天災發生後,在人員進場前先行確認環境安全。
圖/ 侯俊偉攝影

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。」

聯電即時戰情室
各廠區即時營運數據、巡檢機器人錄製的畫面會同步回傳,供人員遠端掌握現場狀況。
圖/ 侯俊偉攝影

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。

聯電設備學院
聯電自2022年底成立設備學院,透過小班制教學,讓新人工程師在上工前,熟悉機台元件與維修技術,銜接學用落差。
圖/ 侯俊偉攝影

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

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2025年總統科學獎〉跨界40年!梁賡義院士在產官學研間,搭建科技、人文間橋樑
2025年總統科學獎〉跨界40年!梁賡義院士在產官學研間,搭建科技、人文間橋樑

2025年總統科學獎得主梁賡義院士,即便同時擔任逢甲大學春雨講座教授、浩鼎生技董事長,還為了協助國立臺東大學設立護理系而大力奔走,三不五時要環島、全臺走透透,日子忙得不得了,但他始終精神抖擻、滿懷熱情,只因他做的,是有益臺灣、社會發展的事。

事實上,梁院士從數學跨足生物統計,再投身高等教育與國家衛生,不僅以「廣義估計方程式」(Generalized Estimating Equations,GEE)改寫了縱貫式數據分析的規則,更以獨到的人文關懷,影響無數學子與政策制定。

從小,梁院士就喜歡數學的嚴謹與邏輯,1973年,他自國立清華大學數學系畢業後,便赴美深造,並在美國南卡羅萊納大學取得統計所碩士;接著,他又轉往美國華盛頓大學,攻讀生物統計博士學位。

從數學到生物統計,帶出數據背後的人性關懷

在研讀博士期間,他接觸到了當時炙手可熱的「存活分析」,意識到生物統計能直接幫助科學家、臨床醫師回答有意義的科學問題,對人類健康產生間接但深遠的助益,就此便踏上生物統計的「不歸路」。

教學界的老友們來到頒獎典禮,為梁院士祝賀殊榮。
教學界的老友們來到頒獎典禮,為梁院士祝賀殊榮。
圖/ 數位時代

1986年,已在美國約翰霍普金斯大學(Johns Hopkins University)任教職的他,與同事Scott Zeger研發出新的統計方法「廣義估計方程式」。梁院士解釋,不論是實驗室、世代流行病學或臨床試驗,只要是縱貫式硏究(longitudinal study),產學研界都會用到GEE,進行統計分析。尤其在國際大藥廠最常用的「前後測臨床試驗」(pre-post design for clinical trial designs)中,GEE讓全球臨床醫師能準確評估癌症、心臟血管和糖尿病等新藥的療效,進而獲得各國食藥署通過,造福千萬病患。GEE發表至今,已被引用逾22,000次,並納入R、STATA、SAS、SPSS等主要統計軟體中。

雖然在約翰霍普金斯大學任教長達28年,梁院士卻幾乎年年暑假,都返國舉辦研討會,分享國際生物統計和流行病學的新知。也因為始終心繫臺灣,讓梁院士在2010年,毅然辭去在美教職,回臺擔任國立陽明大學校長。

一方面,梁院士成功為學校爭取5年500億的計畫經費,成立腦科學中心、腫瘤免疫中心和高齡健康研究中心,將陽明大學打造成研究型大學,並在國際間嶄露頭角。另一方面,為了培育年輕人才,他選擇停下個人研究,建立起由資深教師帶領年輕教師的「師徒制」,鼓勵經驗傳承,「組織要永續發展,有賴於年輕人才的成長。」像是他自己儘管平常公務繁忙,仍活躍於社群,默默留心學生的大小事;他並邀請學生前往校長宿舍,定期舉辦「與校長有約」活動,這讓學生與他之間「零距離」,大至職涯規劃、小至生活瑣事,都樂於與他分享。

最重要的是,梁院士相當看重全人教育,因此廣泛開設人文講座、藝術文化等通識課程,尤其陽明大學以醫科見長,「所謂視病如親,醫護人員在專業之外,更需要具備人文素養,才能真正關懷病患。」

梁院士於頒獎典禮現場發表感言。
梁院士於頒獎典禮現場發表感言。
圖/ 數位時代

2017年,梁院士接下國家衛生研究院院長一職。這時,他又迅速轉換角色,每週檢視國際文獻、提供數十件政策建言,充分發揮國衛院的智庫功能。新冠肺炎爆發期間,他再度臨危受命,擔任中央流行疫情指揮中心研發組組長,帶領國衛院在15天內,完成公克級瑞德西韋合成,並與阿斯特捷利康(AstraZeneca)簽約,預採購1千萬劑疫苗,達成防疫、安定民心的任務。

不斷跨界,帶著使命感堅定前行

一輩子都在「跨領域」的梁院士,堅信創新不僅來自技術,也來自跨域合作帶來的新思維。他在美國求學、教書時,不是發表完論文就沒事了,他還持續思考,自己的研究能如何被用在臨床,因此他積極參與思覺失調症、強迫症研究等多項計畫,與基因學家、精神科和流行病學醫師腦力激盪、挑戰彼此。但梁院士特別提醒莘莘學子們,「跨領域」固然重要,大學時期仍應先在一個領域「站穩腳跟」,如此才能擁有與不同領域對話、欣賞的紮實基礎。

在產官學界耕耘逾40年,梁院士絲毫未停下前進的腳步。如今,他仍在杏壇作育英才,也深入業界,期望將研究成果更直接應用在藥物,以造福病患,「這是我一直鼓勵學生進入藥廠的原因!因為他們對人類的貢獻,可能比發表文章更直接。」近來,他心心念念的最大任務,是以自身人脈連結資源,為臺東大學爭取設立護理系,填補偏鄉地區的醫護缺口。

賴總統親自頒發「2025年總統科學獎」殊榮予梁院士。
賴總統親自頒發「2025年總統科學獎」殊榮予梁院士。
圖/ 數位時代

每一個統計數字背後,都承載著真實的生命重量;每一次跨領域的嘗試,都可能為人類帶來新的希望曙光。梁院士在統計學的精準座標中,繪製出一幅幅影響深遠的生命藍圖,持續為臺灣乃至全球的健康與福祉努力。

梁賡義 院士
專長:生物統計、流行病學
現職:逢甲大學春雨講座教授
成就:研發「廣義估計方程式」,讓全球臨床醫師得以正確評估許多如癌症、心臟血管及糖尿病等新藥的療效,造福嘉惠全球數以千萬計的病患;橫跨產官學界,為臺灣貢獻所長

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