觀諸現今諸多輸送機械應用市場，半導體產業可說是台灣輸送機械及系統整合廠商最夢寐以求的場域。尤其是近年來因應中美科技戰與後疫情時代，各國分別對於先進或成熟製程的晶片戰略性需求水漲船高，也帶動新一波刺激投資商機，台廠對於所需自動化搬運設備和晶圓機器人整合需求，則應隨之轉型升級。

如今半導體產業不僅成為評估一國提升產業技術和附加價值的關鍵指標、大國期望能「就近看管」的戰略性產業，在台灣更有「護國神山」之稱。當後疫情時代，各國正積極強化供應鏈韌性情境下，無不積極擴充產能、添購設備，帶動近年來全球半導體設備出口成長。

根據工研院產科所引用SEMI統計近10年（2020~2021年）資料顯示，除了2011、2015年之外，其他每年設備市場規模皆可達到百億美元以上，2019年甚至比起2018年成長達到68%。主因即是當時業者正積極投資開發7nm、10nm等先進製程，對於半導體設備的市場規模都會產生正向影響。促使台灣半導體設備產值自2012年之後就逐年成長，近10年來平均年增17.7%；在2021年突破千億元，達到1,186億元之後，還較前年大增33.6%，可望連續兩年突破千億規模。

工研院產科國際所分析師張雯琪也指出，目前全球半導體設備市場仍持續成長的主因，即在於高效能運算（HPC）應用產品帶動製程技術升級。依SEMI統計，2022年全球共計167座晶圓廠將進行產能擴充，設備支出比重將占整體設備支出超過84%；晶圓代工廠則是設備採購的最大來源，約占53%，其次是設備業者的32%。

各階段製程半導體需求未減　帶動新一波設備需求

台廠因受惠於今年上半年車用電子、高效能運算市場仍屬熱絡，對於5G、物聯網、車用電子等應用晶片需求強勁。半導體業者紛紛選擇持續在台投資高階製程，再藉海外擴廠來增加產能，帶動供應鏈在地化的群聚效應，正吸引國際大廠紛紛前來投資，也帶動新一波半導體設備需求。

目前台製半導體設備包含生產與檢測兩大類，依經濟部統計2021年生產設備及零件產值879億元，約占74.1%，比起前一年成長42.1%、近5年平均年增25.9%，成為主力成長貢獻來源；去年檢測設備及零件亦年增14.2%、近5年平均年增13.4%。主因則是生產設備廠商近年積極投入研發製造，持續接獲國內外大廠訂單所致。

圖1 : 依經濟部統計2021年台灣半導體生產設備及零件產值879億元，約占74.1%，比起前一年成長42.1%。（source：經濟部統計處）

其中因為在半導體生產線上，使用數位控制自動化早已行之有年，可說是台灣推廣工業4.0的領頭羊。特別是在矽晶圓上生成半導體的前段製程裡，自動搬運設備與機器人也在製程串接上發揮了重大作用。包括經過倉儲系統，搬運晶圓到生產線；在無塵室內搬運晶圓半成品，銜接到不同製程，或在同一製程內裝/卸載任一裝置；甚至是將已完成的晶圓，搬運到下一個晶圓檢驗製程等，均可利用自動搬運設備或機器人完成。

在美商應用材料（Applied Materials）、艾司摩爾（ASML）、科磊（KLA）、科林研發（Lam Research）、東京威力科創（TEL）等大廠的半導體設備上，也都會看到搬運晶圓/片機器人，約有40%應用於蝕刻、36%在沉積、24%在光刻、離子注入、化學機械研磨、濕法工藝等製程，皆可透過母公司、當地賣方或任何獲得授權的第三方廠商來執行安裝。

另有部份半導體設備或系統整合廠商，為了達到半導體客戶導入自動化需求，多在不影響進口設備的原有效能下改機，以貼近提供客製自動化技術與機器人應用。但有別於傳統產業偏好透過PLC，進行機器人、設備與周邊裝置通過I/O及暫存器交握，半導體廠更重視座標交換、機器視覺和感測器整合，以及大數據擷取的功能、能否支援SECS/GEM等。透過導入自動化技術，不僅可用來提高生產效率、降低人為疏失；因半導體生產作業流程的標準化，也能讓智慧自動化技術更有發揮空間。

例如在KLA半導體設備上，便搭載安川電機YASAWA的SEMISTAR機器人，來執行晶圓移載功能；Applied Materials台灣應材分公司，也委託日商川崎重工業（KAWASAKI）在台分公司，提供設備上的機器人保養服務。依工研院產科國際所統計2017~2021年，台灣半導體前/後段製程設備所使用的機器人品牌與數量，市占率前三名大概是KAWASAKI（16%）、RORZE（14%）、YASAWA（11%）。

台廠在半導體後段製程機器人使用最多的，則是由弘塑集團旗下的佳霖科技所代理的日商JEL品牌，估計在台灣市占率約25%以上；其他還有生產EUV傳輸機台的家登、半導體再生晶圓與設備的辛耘等，未來台灣半導體設備廠商朝向更潔淨的class 1等級邁進，則是主流趨勢之一。

圖2 : 另有部份半導體設備或系統整合廠商，為了達到半導體客戶導入自動化需求，多在不影響進口設備的原有效能下改機，以貼近提供客製自動化技術與機器人應用。（攝影：陳念舜）

半導體設備整合機器人　提供潔淨整機搬運設備

根據工研院產科國際所引用SEMI資料統計，在2020年達到710億美元規模的全球半導體設備市場裡，包含晶圓製程、晶圓廠設施和光罩設備、後段組裝、封裝和測試等領域。用於半導體生產的真空機器人（Vacuum Robot）、大氣機器人（Atmosphere Robot）及EFEM、真空傳輸平台等，皆屬於潔淨室等級機器人。

其中晶圓機器人市場規模約8.1億美元，預估2025年將達10.3億美元。看似占比雖小，但因為要將晶圓（Wafer）製成大小不同的晶片需要許多複雜程，便非常倚賴自動化設備快速且精準將晶圓/片輸送到各個製程節點，扮演承先啟後的關鍵角色！

惟若進一步分析2020年台灣半導體設備172億美元的市場規模而言，其中會搭配使用的機器人約占3.1億元，相當於全球市場規模的1/3，也就是說全世界每產出3台晶圓搬運機器人，就可能有1台用在台灣半導體工廠的製程設備。

工研院產科國際所機械與製造系統研究部經理黃仲宏進一步指出，其實在半導體製程設備中所使用的晶圓機器人（Wafer Robot），於移載及傳送晶圓/片的流程裡，即具有相當的重要性，扮演半導體設備裡的「最佳配角」。並在此基礎上進行調查統計，得知2017~2021年間台灣半導體廠前/後段製程所導入的自動化搬運輸送設備與數量，且有進一步強化整合趨勢：

包括半導體製程設備廠商為了讓自家產品更有競爭力，將會提供半導體製造商更強化整合功能（Total Solutions）的解決方案，預期將會有更多國內外半導體設備業者，會與晶圓機器人供應商合作。但由於晶圓機器人在半導體設備業屬於寡占（Oligopoly）市場，必須要符合運動軌跡的高穩定精度、柔順不能頓挫，且在設備內的高潔淨需求，現在只有為少數幾家生產者壟斷，且有「大者恆大」的特色，

此外，現今晶圓機器人製造業者也不僅止於提供機器人，還會納入設備前端模組（Equipment Front End Module；EFEM）、分揀機（Sorter）、對準器（Aligner）成為整機設備，共同出貨予半導體設備廠商，加上銷售服務後，只要整套系統一進入半導體製程就難以被取代。

目前半導體設備廠商也逐步投入在自家設備上開發自製EFEM，主要用來橋接輸送和製程設備的箱型結構系統，搭載晶圓裝載埠、機器人和風扇濾網。當晶圓於輸送過程中，利用FOUP（Front opening Unified Pod，前開放式晶圓傳輸盒）放置於EFEM時，即可由晶圓裝載埠承接，在密封環境下由機器人一片片取出晶圓，並自主選擇搭配的機器人廠商。

黃仲宏表示，目前在半導體機器人市場，僅次於超潔淨環境下使用的真空機器人，便是在無塵室內的晶圓搬運設備，基於製程間若搬送距離較長，半導體物料搬運系統便會利用採磁浮動力，被半導體封測廠暱稱為空、陸軍的空中走行式搬運系統OHT（Overhead Hoist Transfer）、OHS（Over Head Shuttle）、OHCV（Over Head conveyor），以及移動機器人（Mobile Robot；MR）、潔淨自動化立庫、光罩潔淨立庫等，將這些無塵室自動化產品應用在半導體晶圓生產線上，以確保在高速運輸同時，可將揚塵、震動、噪音等問題降至最小，供應廠商以日系大廠Daifuku、Murata Machinery為主。

晶圓搬運機器人則主要用於半導體的前/後段製程，具備高潔淨度、耐震及高精度特色，特別是在半導體元件微小化趨勢下，將更要求潔淨度，主要廠商有KAWASAKI、SANKYO、Genmark、RORZE、JEL、YASKAWA，目前已可看到各家品牌逐漸往後段製程進攻。台灣的大銀、均豪、三和技研、東佑達，也力推晶圓機器人（Wafer Robot），以爭食後段製程設備中的自動光學檢測、洗淨、烘烤等製程設備。

圖3 : 目前在半導體機器人市場，僅次於超潔淨環境下使用的真空機器人，便是在無塵室內的晶圓搬運設備，若搬送距離較長，半導體物料搬運系統便會利用OHT空中走行式搬運系統。（source：static01.nyt.com）

台灣精品出列　搶進半導體設備市場

均豪精密工業公司董事長陳政興表示，均豪早在多年前，就把技術能量從占營收60%的面板產業，轉嫁到占30%的半導體，其他則是自動化需求。截至今年，半導體占營收比重已接近45%~50%，預估明年還會超過5成。

在這三年疫情下有挑戰也有機會，因為半導體產業很多投資在台灣，設備廠就近供應、服務。過去面板出口大陸約超過60%~70%，今年大陸市場的出貨比重降到45％，台灣的營收占比則提升到53%，其他2%在日本。均豪在半導體晶圓級、和自動化物流設備近年有不錯的斬獲，這一塊訂單穩健。

這次獲得台灣精品獎肯定的「濕式蝕刻設備」，係因應G10.5 TFT、G6 LTPS、Mini-LED、Micro-LED、FOPLP等客製化的蝕刻功能與傳送功能要求，和客戶共同開發完成的新製程蝕刻設備。本機在設計初時，即採用節能環保相關元件，精算稼動電力、藥液、純水、CDA用量、排氣通風量等設計需求量，輔以均豪自行開發的節能設計，提供客戶具有節能減碳的設備，落實配合客戶大廠提供協助節能減碳之解決方案。

在功能性方面，主要系統介面與軟體皆為均豪自行設計與生產製造，建置客製化人機操作UI介面設計，提供人員操作的便利性，紀錄各產品參數的同時，亦可上傳到客戶端系統進行統計分析。同時結合AI智能化的運算功能，及製程參數與產品線寬的大數據分析，藉由控制製程參數，進行健康診斷指數的監控與分析，在完成最佳的耗用量運行設定的同時，達到全面預防故障的目標。零組件95%以上均採用台廠生產，並充分配合政府設備國產化政策，無論是在創新性、功能性、環保節能減碳各面向，均可大幅協助客戶提升產業競爭力。

另一家獲得台灣精品銀質獎的大銀微系統「奈米定位平台N2」，為高階直驅技術領先品牌，為了滿足檢測奈米等級產品設備升級，結合了大銀多項深耕20多年的核心驅動與控制技術，透過軟體方案，提升整體設備精度。

同時透過高剛性均勻對稱結構，搭配減震基材，實現高穩定、奈米級伺服控制水準，將位置穩定度提升至± 2 nm，完美呈現機、電、軟體高度整合能力，減少非預期停機損失。將搭配自動調適，展現穩定運動控制；擁有完整路徑規畫功能；以優異的性能表現與極具競爭力的成本，滿足半導體產業設備升級趨勢，符合更多創新發展需求，成為半導體產業設備的最佳選擇方案。

另有業者已開始討論將自主移動式機器人（Automation Mobile Robot：AMR），導入後段製程應用的可能性，例如可用來執行從OHT到Stocker的搬運作業，若能將每台AMR單價降至百萬元新台幣之下，就有可能被嘗試應用。

結語

展望來年，經濟部統計處認為，縱使因為全球經濟前景不明，導致今年Q4成長動能趨緩，半導體業者開始調整延後部分投資計畫，且庫存去化仍需一點時間。但明年表現還要看全球景氣變化，只要上半年庫存去化順利，下半年表現仍可期待。今年半導體設備仍可望續保成長，連兩年突破千億元產值。

加上還有行政院會已拍板通過俗稱台版晶片法案的《產業創新條例》第10條之2修正草案助攻，係針對技術創新且居國際供應鏈關鍵地位公司，提供前瞻創新研發支出25%抵減當年度營所稅額；若購置先進製程全新機器或設備支出，予5%投資抵減率，且機器或設備支出不設上限。兩者當年度抵減上限不得逾30%、合計抵減總額不得逾當年應繳營所稅額50%。預計明年元旦上路後，台積電及聯發科等大廠，可望優先受惠。

至於全球半導體產值預估將在2030年突破兆元，已成業界普遍共識。以往台製機器人還寄望能切入中國大陸的半導體製程設備需求，逐步取代歐、美、日系品牌。但近來則受制於中美貿易戰持續，反而不利與陸製設備競爭，惟期待能藉關鍵零組件及周邊裝置緩步滲入。同時藉由下而上、以大帶小共塑半導體綠色生態系。

**刊頭圖（source：i.ytimg.com）