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深掘客户潜在需求 台厂半导体各出奇招
软硬整合拼服务

【CTIMES / SMARTAUTO ABC_1 报导】    2016年11月17日 星期四

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对比当前全球半导体产业整并风潮,尤以中国大陆为最。但回顾台湾于1970~1980年代始规划发展半导体产业,即曾陆续透过政策推动相关大型计画,协助建立半导体产业发展基础。进而趁着90年代全球化浪潮,透过IC设计、晶圆代工到专业封测服务等不同营运模式,进行价值链上的水平分工,建构起居世界领导地位的半导体产业。平心而论,从当时依竹科群聚,承接美日代工订单至今的台湾半导体产业,亦属国家队概念。

随着3D晶片进入主流市场,导致价值链上的各环节越来越昂贵,从晶圆制造到组装测试阶段之间的换手也越来越复。
随着3D晶片进入主流市场,导致价值链上的各环节越来越昂贵,从晶圆制造到组装测试阶段之间的换手也越来越复。

到了如今面对大陆供应链最新挟国家「洪荒之力」,掀起的红潮冲击下,若任令台湾个别企业以单打独斗方式竞争,恐遭各别击破,甚至被边缘化的危机。尤其传统3C产品应用IC多以经济规模论竞争优势,未来仅一线龙头业者有机会维持领先优势。产官学研莫不积极寻思因应之道,包括追求两岸进一步开放与合作,引进陆资;或者干脆自组半导体国家队,与大陆或国际半导体产业正面对决。

惟就台湾有限的国家资源而言,实难以进行大规模资金的全面军备竞赛;还必须担心由政府推动产业大规模整并,恐在国际上引发「反托辣斯」或反垄断等公平交易的争端。反之,若能找出台湾半导体产业多年来领先累积的软实力优势为利基,设想客户仍不可见的需求,方能重新思考半导体业国家队的定义。

就半导体设备业而言,因为涉及光学、化学、元件物理特性等,「就算半导体厂借并购取得大笔资金,买了先进制程设备后,也未必能做得出来。」随着3D晶片进入主流市场,导致价值链上的各环节越来越昂贵,从晶圆制造到组装测试阶段之间的换手也越来越复杂,厂商必须找到自己的投资重点,并管理好换手的流程,对供应商代表重大的挑战与机会。

虚实IDM延伸价值链 善用商业服务模式

如过去台积电CoWoS(Chip-on-Wafer-on-Substrate)制程,系采用矽穿孔(through-silicon vias,TSVs)的矽晶圆为载具,可在单一元件中整合多颗晶片,以降低功耗、改善系统特性与缩小物件尺寸,但缺点是成本太高。改用最新发表的整合扇出晶圆级封装(InFO WLP, Integrated Fan-out Wafer Level Package)先进封装技术,省去载板后的晶片封装成本,至少可比传统PoP封装便宜20~30%,也借此抢下苹果A10订单。

而台积电能吃下全球晶圆代工半壁江山,成为台湾的获利王的关键,除了内部治军严明,向客户负责;对供应商管理也持同样标准,甚至「比供应商更专业」。毕竟若供应商的品质与支援,无法让台积电客户的产品准时量产,亦将冲击台积电营收与获利。因此,台积电几乎全揽所有和客户出货有关的大小事,包括设备、材料、封测、矽智财(IP)等供应商管理;并永远赶在苹果、高通、联发科等客户之前,就要求供应商先通过产品测试和验证,确保产品的品质、良率、稳定度,以防客户出货延迟或被退回,自然愿意买单,让晶片毛利再向上提升。

针对不同类型的供应商,台积电甚至会各别培养出比供应商更懂该领域专业的团队来对应,以确保供应商的品质。以此最高规格的客户服务,既降低整体制造成本,同时可提高市占率与毛利率,让客户更离不开台积电。最后,台积电让供应商设计的产品必须和自己绑在一起,将客户紧紧抓牢。早在2013年初提出「台积电大联盟」的概念,目的就是为了与客户、设备厂或矽智财厂等合作伙伴结盟,全力对抗三星、英特尔。设备厂一定要具有能满足台积电各种规格的研发能力。否则,要是对台积电开出的规格只知其然却不知其所以然,将难以深入研发,很快就不被信任。

此外,为了与台积电一别苗头,中型晶圆代工、封装厂则须透过加强与委外封测商(OSAT)更紧密合作,发展2.5D中介层/3D IC制程的加工与封装技术。 OSAT因为在投资能力上,无法与投入该市场的大型整合元件制造厂(IDM)厂或代工厂相比,必须要更有智慧专注于自身的投资,建立自身模组封装能力,以扩大差异化;或为大型业者提供自身的特定专业,思考如何找到在厂内独立进行、与合作伙伴处理换手流程的方法,以降低模组管理与良率不佳。未来无论由谁进行中间的制程,都必须要能分配收益,并分担模组管理及处理不良率上的责任,建立「虚拟IDM」的商业模式。

纳入Siemens PLM系统管理 整合设计与制造端

由于现今内建半导体装置的产品,生命周期通常都很短,半导体产业的价格/性能比却无法持续稳定改善,造成所有半导体供应商必须透过单一位置,撷取与管理完整的产品知识,才能管理不时变动的客户需求,推动影响分析与追踪功能;利用不同版本的核心产品或平台,以满足各种客户需求,并开启全新的获利管道。 「唯有让分散各地的设计团队步调一致,才能比以往更快推出高品质的产品。」同时须依照正确的活动内容配置与管理相关资源,才能在推动公司策略时,也符合财务目标;经过有序且可视化流程,管理产品生命周期,确保执行高效率与品质。

半导体大厂通常会采用产品生命周期管理(PLM)系统来推动营收成长,让产品决策目标在整个产品生命周期中,符合客户与市场需求,压缩产品生命周期的时间和成本;让生命周期各个作业阶段完全透明化,以掌控变更及了解所带来的影响;更快让产品上市,由横跨不同生命周期阶段的通用流程自动配对。

由Siemens PLM Software推出的Teamcenter相关半导体产业解决方案,则强调能让各公司,将产品、工程流程和制造资讯整合至单一产品知识来源,来掌握半导体设计与制造复杂性,方便管理从创意发想、设计到制造的完整产品生命周期;进而将半导体价值链里的所有内部与外部参与厂商人员、流程与产品生命周期更紧密结合。透过优异的流程效率,自动让跨部门团队活动同步进行,以促成创新并推升产能、降低生产成本,加速新产品推出,并协助符合环保与安全方面的法规。

考量IC设计与制造通常由两家不同公司分别进行,半导体公司需要提供下游团队一个共同的制造与生产知识来源,以便用来执行精实制造或IC设计模式(Fabless)的制造方案。业者现在可以善用PLM环境中的整合式产品与制造知识,透过Teamcenter的组态管理功能,呈现制造组装流程中所有活动的实际解构项目,确保团队在正确的工作环境中,使用正确的产品组态。

进而协助产品开发与制造团队在平行的生命周期流程中同步进行,加速上市速度。将物料清单(BOM)资讯和制造流程清单(BOP)同步处理,以清楚了解产品变更,可用来追踪产品变更,或是产品在一段时间内以及在不同流程里的变化。方便业者模拟、视觉化处理、分析与最佳化厂房配置和材料流程,将多种制造资产分类,建立最佳实作流程以管理其用途。

半导体设备厂应材加值 奠定制造服务化典范

半导体设备及材料大厂应用材料(Applied Materials)近年来,也逐步提升应用服务产值占营收结构比例已超过20%,堪称制造业服务化典范。所提供的服务项目分为Feb and Equipment Services,协助客户改善营运成本(COO,Cost Of Ownership)制程控制与元件性能;Legacy Systems:延长8吋晶圆厂生命周期与性能;Automation Systems,提供自动化的工厂层级和对应的控制软体系统给半导体等生产设备。

其中Automation Systems包括企业解决方案,如制造执行系统(MES)、先进制程控制系统、调度和材料运送系统等,并不断透过并购来强化在MES的能量。由于半导体制程设备价格昂贵,智动化所产生的成本相较下微不足道,半导体厂商生产流程智动化程度相当高,相当接近现今工业4.0水准。

如为了达到必要的良率、生产周期时间和成本,目前制造商收集和储存资料的能力至关重要。如何经由快速及具成本效益的分析,来改善机台的效能和工厂产出的良率等即时资料分析,对于找出最佳化机会、大幅加快目前的速度,有着绝对的关键性影响。资料管理、分析技巧和预测技术的演进,为半导体产业提供满足这些需求、具有前景的全新解决方案。

因应近年来制程微缩至20nm以下,须收集更多感测器资料,并将之长时间保留以有效运用,所占用的储存空间,更让制造商面对的挑战加剧。但在目前的储存技术与价位之下,势必大幅提高晶圆厂级设备工程解决方案(EES)的基础设施成本;其次是多数感测器资料的结构与储存资料容量暴增后,却无法随着最新的故障侦测、预测及产能分析应用程式扩充,达到所需要的效能等级。运用传统的关联式资料处理技术来处理大量资料,成本将高得惊人,进而严重影响新世代应用的投资报酬率。

应材提供的解决方案之一是Apache Hadoop开放源码软体架构,可以更低成本储存分散于硬体商品丛集上的大量资料,加速完成资料处理、兼顾便利性与资讯安全。该平台主要包含Hadoop分散式档案系统(HDFS)和运算架构,可在分散式的档案系统上平行运算,执行大规模的分析资料处理;在一处集中储存位置查询和挖掘资料,于多座采用EES解决方案的晶圆厂间分享、诊断出结果,未来有潜力解决半导体产业资料爆炸性成长的问题。

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