面对当今国际电子科技产业竞争加剧，亟待建构新一代供应链体系，在本届TIMTOS 2023也由机器公会所属工具机、电子设备两大专委会共同举行交流论坛，探讨工具机产业该如何趁机抢进半导体前段制程设备，共用工业通讯协定和组件，则可??扮演其中关键角色。

综观近10年来的工业4.0概念逐步落地演进，促进制造业转型的工业物联网（IIoT）技术也不断向外与向上发散，扮演其中关键角色。如今无论是高科技或传产、大型或中小规模不一的制造业，都已持续导入具有连网通讯功能的基础设备，或建置资讯串流的IIoT应用情境发展，并陆续通过智慧化、数位化手段，串联完整的OT+IT解决方案；举凡从OEM设备制造端、系统应用到工厂使用端等各方投入者，也期待藉此开拓出创新商业模式。

台湾机械公会（TAMI）也因此，在今年台北国际工具机展（TIMTOS）期间，由被誉为「机械之母」的工具机产业与电子设备专委会交流，讨论该如何藉此切入半导体前端设备供应链。从零组件厂商角度分享经验的上银科技董事长卓文恒便指出，台湾虽然为半导体制造大国，对於全球半导体设备与材料需求，长年都稳居全球前3名，但其中仰赖进囗设备约新台币6,000亿，国产设备仅占约10%、先进制造设备更低於5%。

图1 : 机械公会所属工具机与电子设备专委会在TIMTOS 2023交流讨论，该如何切入半导体前端设备供应链。（摄影：陈念舜）

精密机械零组件大厂 以SECS/GEM切入半导体供应链

上银科技既属於精密关键零组件厂商，加上同处集团内的大银微系统公司，共同提供所需机+电系统智慧化解决方案，客户遍及工具机、半导体、机器人等自动化OEM设备制造领域。且他强调：「如今半导体设备制造要点包含：智慧化与标准化、机械结构和控制系统设计、无尘技术，以及快速完整的全球服务体系。」

目前该公司产品不仅可满足半导体产业低发尘需求，伺服电动产品比例较高於气压驱动；同时要求其晶圆移载系统（EFEM）机构须通过模拟、验证，符合标准化设计及最大空间化，并提供整体解决方案，适用於高精度量测设备、技术的传动定位要求。同时与大银微系统合作，导入以色列技术开发驱动器，其高速伺服总线如新一代EtherCAT、PROFINET、MECHATROLINK等，皆与各家不同品牌编码器相容。

SEMI分享共通标准经验 呼应工具机80：20法则

国际半导体产业协会（SEMI）全球行销长暨台湾区总裁曹世纶，也在更早前与台湾工具机公会（TMBA）分享半导体产业推动共通标准的成功经验时指出。由於半导体是台湾少数具备高度国际化、标准化特色，而能快速升级以持续保有竞争力的产业。

自从1970年代成立SEMI伊始，便是为了解决半导体设备与材料厂商面临的供需及品质稳定性等问题，性质与工具机产业略有相似。但SEMI到了2019年已累积千项以上国际标准，估计每台半导体设备都至少会用到25项标准；并定期举办会议和论坛、建构平台，以纳入客户与供应商意见，有助於降低制造复杂性，让企业专注於创新。

「对於客户而言，多供应商将有助於降低成本、提升产品品质，也能及时回应需求，缩短上市时间；对於供应商，企业将能达到有效备件库存，聚焦关键表现变因（80：20法则）而减少品项，快速交货，不枉研发享受较多资源。」曹世纶表示，这也是促使产业进步关键，未来将有助於业者加快达到国际品质要求，提高生产力也降低成本、提升品质，更有助於安全控管，同业沟通会更有效率。

曹世纶认为：「SEMI国际标准如同产业的「氧气」，看似不存在，却是无所不在！」其中与工业通讯相关者，还在於E/A系列项目里，透过1980後期工厂自动化全盛时期制定SECS/GEM通讯标准，建立统一通讯介面，以有效串连半导体厂内不同的制程和自动化设备，且与控制中心通讯无碍，协助掌握生产线设备的相关数据，让整个制程监控和异常分析更加完善，成为生产线自动化的关键。

到了2017年SEMI还与SCIS半导体次系统、零组件厂商合作，扩大供应链体系，开始将SECS/GEM扩及印刷电路板（PCB）、太阳光电（PV）、微机电（MEMS）、LED等电子科技产业。至今已沿用该标准30馀年以上，成为设备采购标准要件之一，也是未来制造业迈向工业4.0时代建造智慧工厂不可或缺的要素。

图2 : SEMI还开始将SECS/GEM扩及印刷电路板（PCB）、太阳光电（PV）、微机电（MEMS）、LED等电子科技产业，成为设备采购标准要件之一。（source：pv-tech.org）

工研院分析SECS/GEM优势 实践绿色智能工厂升级

依工研院比较现今主流搜集资料的通讯方式，除了半导体设备通讯标准（Semi-Conductor Equipment Communication Standard, SECS/GEM）以外的PLC driver、MODBUS、OPC等通讯方式，搜集到的资料比较偏向单一、分散，需要再透过分类整理成为在控制层具有叁考意义的资讯。反观SECS/GEM通讯方式，则是比较有系统性、分门别类地取得有效的资讯，让用户端可以在资讯充分及合法合理的条件下控制设备，对使用者在资讯取得的时效性与完整性较隹。

尤其是近年来国际净零碳排趋势成为显学，众多跨国公司及大型企业，为达成本身ESG与净零碳排目标，也会要求相关原物料、零组件、设备等供应链厂商，要更积极配合。环境可持续性则迅速成为电子科技业的优先事项。

尤其是半导体设备在运作过程中，需要大量的水、电、气体、化学品供应，对环境造成很大的影响，导致整个半导体价值链和业者首当其冲，包括晶片制造、设备及材料供应商、OSAT和ICT供应商都更迫切认知到，应加强协作和碳排资讯的透明度，以减少排放温室气体。

如欧美国家很早就开始着手节能减排的相关约束措施，根据欧洲半导体工业协会（ESIA）统计在2010~2020年间当地半导体产值（38,054百万美元←37,520百万美元）差异不大，但同期欧洲半导体工厂的二氧化碳排放当量却从910,221公吨减至527,351公吨，约减少42%。SEMI可持续发展谘询委员会（SAC）也在2022年成立半导体气候联盟，透过产业价值链同时协作、知识和技术分享、沟通协调、标准计算，加速减少半导体产业碳足迹。台积电（TSMC）则为此要求数百家设备供应商，需要在2030年前将供应台积电的设备能源效率提高20%。

工研院进一步指出，现今国际将碳排放来源依序分为范畴一～三，其中半导体厂在范畴一的减碳方法，包括减少、取代、回收和去除温室气体排放。在范畴二则常见透过智慧制造应用方案，提高设备能源效率，包括使用多重感测器搭配智慧预防诊断、即时监控和量测、机联网、AI运算和远距服务系统等，增进产能和良率，同时减少平均单片晶圆的能耗量。

目前半导体厂内约有35%碳排放来自於范畴一，包含乾式制程中使用的PFCs气体，经常被用於沉积设备反应腔体的清洁，以去除腔体中残留的反应物和??产物，约有六成来自薄膜沉积、三成为氧化制程、一成於乾式蚀刻。从2000年开始，全球半导体大厂不断透过技术改革，首先要将半导体制程叁数最隹化，经由精准量测和控制，避免过多气体浪费或产生。

惟其碳排放占比最大宗仍来自范畴二，平均约占整体碳排放45%，其中来自於厂务比例约20%、机台设备的比例约25%，主因为半导体厂几??每天24小时、一周7天以全年无休方式运转，所以用电量是非常可观的。如台积电在2020年用电量约160亿度，占全台总用电量的5.9%，而全厂约有62%碳排放量来自范畴二。

业者为了提高设备能源效率，除了改善设备本身效能，汰换老旧低能效设备之外，还可以透过在半导体工厂导入物联网及衍生出多种智慧制造应用方案，藉以即时监控机台、产线能源消耗率，再经由资讯可视化、效益最大化，协助半导体绿色工厂升级。包括：

1.布建厂内多重感测器搜集大数据资料与分析，建置机台运转模型，最後完成用电管理平台、实现工厂整体能源利用资料可视化，进而分析能源使用状况，改善设备能耗效率。

2.智慧机联网，可藉此进行数据优化、自动排程、机台协作等，增加产品良率和研发速度，降低每片晶圆所需能耗。

3.智慧化远距服务，佐以智慧穿戴AR/VR装置，明确传递机台操作和维修指令，提供客户零接触、零时差沟通，还能减少运输交通造成的碳排量。

此外，因应欧盟已提议电力行业不再使用氟化温室气体，法商施耐德电机於2022年5月推出不使用SF6的环保型开关设备系列AirSet，改以真空中断和纯空气绝缘的创新组合，客户只需经过滤即可从环境获得纯净空气，具备环保、人员操作安全、方便、占地面积小等优点。

图3 : 近年来国际净零碳排趋势成为显学，导致整个半导体价值链和业者首当其冲，应加强协作和碳排资讯的透明度，以减少排放温室气体。（source：eeweb.com）

易格斯推出e-skin flat无尘室拖链 强调耐磨及易维修特色

德商易格斯公司（igus）也在近年来推出新一代e-skin flat扁平无尘室拖链，用来替代标准扁平电缆的模组化电缆导向系统，除了符合ISO 14644规范的1级无尘室标准，几??无（低）发尘且耐磨，可使制造商在无尘室中生产制造；且经UL认证，比起常见无尘室线缆安静9dB（A）、成本降低 20%。

还能透过独家「单独腔室」设计，轻松填充线缆进入拖链中，具有紧凑、模组化的优势；采取拉链式设计，易於更换电线电缆；再结合特别开发的chainflex CFCLEAN耐弯曲电缆芯线，提高系统可靠性，以便安全传输能量、马达控制、汇流排和乙太网信号。

客户将因此获得一个可即??即用、轻松扩充的供能系统，又分为「全闭式」，可依照需求调整长度，倘若其中电缆有缺陷，就能在维护时快速轻松更换其中单条缆线或模组，而不必像市场上其他解决方案一样拆下整组拖链系统；「可开式」，选择用於短行程悬空应用，比常见无尘室线缆更具成本效益，可根据需求不断扩展，具有高度灵活性。

igus拖链系统产品开发经理Andreas Hermey进一步表示：「e-skin flat是半导体和面板等电子产业领域里，机器人和其他自动化系统的理想无尘室拖链选择，且因为非常耐磨，使之空气中的微粒污染不再是问题。」

由於迄今igus对於在长期高强度使用後的高动态工程塑胶颗粒磨损程度还不清楚，还特别打造出目前在业界独一无二的测试装置，於核心采取三个层流箱，并配备了高性能的过滤网，可以在无污染的空气中，测试持续运行了100多分钟而磨损的拖链系统及周围空气中的颗粒浓度。Hermey说：「即使经过6,000万次往返次数，e-skin flat仍符合最高级的无尘室等级要求，为无尘室产业客户增加了信心。」

Igus还在与 Fraunhofer IPA合作建立无尘实验室中，进行一项前所未有的业界测试，即连续使用1.5年和6,000 万次往返测试後，e-skin flat仍然可在移动生产中对动力和数据电缆进行可靠引导，且符合最高无尘室等级DIN 14644-1标准的ISO 1级要求，即所有无尘室零件供应商的产品，皆必须达到每m³空气中不得含有超过10个0.1μm的颗粒来证明其耐磨性。

值得一提的是，igus长期以来也关注节能减碳议题，为达成ESG理念所做相关贡献，例如：近年来积极推动「chainge改变计画」回收拖链、植树计画等，无论是任何品牌、材料废弃拖链，都可协助客户寄送回收，还可获得igus提供优惠券，为「投资我们的环境，共同爱护地球」一同做出改变。

图4 : 模组化的e-skin扁平无尘室拖链即使在连续使用一年半和6,000万次往返次数後仍能保持最高的无尘室等级。（source：igus GmbH）

结语

纵使当前因为欧美各国长期投入节能减排工作既早也深，又有全球率先实施碳关税的「地主优势」，导入进囗设备看似合理。但台湾也有最先进的半导体制造场域、最积极投入绿色制造的客户，在地设备业者的具备相对优势，在於可以就近、快速与客户合作，了解产业需求并超前部署。若能透过工具机、电子设备产业有效交流，建立共通标准并打造供应链体系，「以大带小」转型，率先在半导体场域升级绿色智慧工厂，将可收事半功倍之效。