智慧制造可有效提升產能與降低成本，提升整體營運效率。為提升市場競爭優勢，半導體業者競相布局，祭出相關解決方案，促使智慧制造發展全面升溫。

結合大數據分析　臺積電落實智慧制造

為提升半導體產業發展，智慧制造已成為各國半導體產業爭相投入的熱門領域。然而，如何有效的將智慧制造引進生產流程，已成為目前亟需解決的主要挑戰。對此，各大半導體業者紛紛推出新的解決方案，加速智慧制造發展，在競爭日趨激烈的市場中，提升自身優勢。

半導體制造邁向智慧化。工業4.0引發智慧制造發展熱潮，臺積電身為全球晶圓代工龍頭，已開始利用資訊科技(IT)平臺即時搜集設計、生產及原物料供應等環節的作業資料，并由專門技術團隊進行大數據(Big Data)分析，藉以克服晶圓制程日益復雜所引發的制造挑戰，同時提升生產效率與產品良率。

臺積電臺南廠區電腦暨通訊管理部資訊建構暨通訊服務處副處長張耀雄(圖1)表示，隨著晶圓制程越來越復雜，其所須搜集與分析的資料也呈現幾何級數的增加，且資料的多樣性與過往截然不同，因此對IT系統和設備制程都是很大的挑戰。

為突破此一困境，臺積電積極發展大數據技術，結合IT平臺及透過資料科學團隊進行分析，使該公司從上到下，如執行長到各部門作業員，都可在同一平臺看到相同的資料，藉此雙重確認數據，提升產品良率。

除使用大數據分析提升良率，先知科技首席顧問暨成功大學講座教授鄭芳田(圖2)認為，若能將虛擬量測導入全自動化，再配合智慧制造，便可以大幅提升產品良率，未來，半導體制造將有望能全面產出“零缺陷”的產品。

鄭芳田進一步解釋，在工業4.0領域，制造執行系統一直是大家所提及重要的關鍵。半導體制造十分重視晶片良率，但礙于時間有限的情況下，很難針對所有的裸晶進行檢測。虛擬量測乃是透過歷史資料而建立的線性與非線性的演算法，可達到全面檢測的目標；若能對于有缺陷的裸晶進行檢測，找出問題，未來就有機會將良率提升逼近100%的水準。

邁向智慧制造　西門子力推數位化

工業4.0發展持續增溫，全球制造業在此浪潮驅動下，紛紛尋求制造智慧化轉型之道，期以更快、更精確、更有效率的方式提升產能及降低生產成本，因應產業變革提升國際競爭力。對此，西門子(Siemens)認為，數位化將是推動智慧制造的關鍵，進而實現工業4.0。

西門子工廠/制程自動化協理Tino Hildebrand表示，網際網路正創造新的商業模式，并為制造業帶來如何提升生產力與競爭力的主要挑戰，而數位化將是未來制造業邁向工業4.0的重要元素。

Hildebrand進一步解釋，數位化的特色在于產品的開發、生產及服務，可透過軟體與網路溝通；機器與產品之間可即時交換資訊與指令；并且可達成自主控制和優化。目前西門子也積極從數位企業(Digital Enterprise)、產品和生產的生命周期，以及完全整合的自動化環境等面向來加速工廠的自動化，同時也致力推動工程與營運系統的整合，以及制程規劃與運作設備生命周期的整合，以促進制程自動化的發展。

事實上，為加速制造業數位化發展，西門子近期也與歐特克(Autodesk)達成軟體互通性協定，以協助制造業者降低因產品開發軟體應用程式互不相容而產生的相關費用，并避免潛在的資料完整性問題。

透過此項協定，西門子產品生命周期管理(PLM)軟體與歐特克電腦輔助設計(CAD)軟體間的互通性將大幅提高。雙方將共同致力于協助擁有多種CAD環境的企業，簡化資料共用流程、降低成本。

目前許多企業的營運環境是由不同CAD軟體供應商的解決方案組成，因此，不同CAD軟體之間的互通性便成為設計和工程軟體使用者所面臨的關鍵問題，而實現互通性則成為制造業必須克服的一大挑戰。為改善此一情況，西門子與歐特克此次達成互通性協議，旨在減少支援多種CAD環境所需的整體工作和成本。 根據雙方協議，西門子與歐特克將共用工具組(Toolkit)技術，交換最終使用者軟體應用程式，以打造和推廣具互通性的產品。

促進工業自動化發展　施耐德著眼人才培育

相較于臺積電、西門子力推數位化發展，為優化工業自動化架構，施耐德則是積極投入人才培育，并于臺中設立機械設計中心(Machine Design Center)，以協助客戶共同設計、升級機臺，并加強產學合作。

臺灣施耐德電機總裁孫基康(圖3)表示，工業4.0主要發展方向在于提升工廠機臺設計和升級，而人才正是產業升級的關鍵。因此，施耐德于臺中設立機械設計中心，針對機械業相關客戶進行教育訓練，以協助客戶共同開發工業自動化所需之機臺及能源管理知識。

與此同時，施耐德也積極發展產學合作。據悉，施耐德目前正進行“Go Green In The City”的全球性產學合作計畫，讓學生提供綠能發展相關想法與商業計畫。透過此方式一方面推廣節能和綠能，另一方面也從中培育人才。

除人才培育之外，孫基康認為，軟體也是促進工業4.0發展的關鍵因素。對此，施耐德近期成立一個全新的事業群―全球解決方案(Global Solution)，且未來將會不斷加碼投資。

據了解，此一事業群共有三個任務，一是服務全球關鍵的客戶，第二個是負責售后服務；第三則是負責施耐德所有部門的軟體研發。將軟體研發歸類于此一部門，其原因在于，該事業群因負責售后服務，客戶的抱怨、需求、都是反映給這個事業群，所以該事業群是最貼近客戶，也因此能針對客戶需求進而開發相關軟體。

此外，隨著物聯網發展增溫，數位化、工業化、都市化等趨勢迅速發展，能源需求大幅增加。對此，施耐德啟動全新品牌策略--“Life Is On”，展現其能源管理專長優勢，協助企業減少能源消耗，降低預算成本并永續發展?！癓ife Is On”品牌策略以高效、互聯互通、永續性、安全與可靠的四大主軸，連結運營技術(Operational Technology， OT)與資訊技術(Information Technology， IT)整合，透過一系列互聯互通的創新技術與解決方案，開啟高效能源管理模式，降低能耗，提高運作效率。

孫基康透露，科技日新月異的發展對于能源需求持續提升，相對應產生環境永續發展的隱性阻力。透過“Life Is On”的四大主軸--高效、互聯互通、永續性，以及安全與可靠，該公司將以全面即時的智慧運營技術，協助客戶優化能源管理及自動化成效。

提升智慧工廠電源防護　Littelfuse新品競出籠

隨著工業4.0發展熱潮持續擴大，各企業紛紛建置、升級相關聯網設備，以建置智慧工廠。為提升聯網設備靜電與電源防護，力特(Littelfuse)于近期推出新系列靜電放電(ESD)抑制器(Suppressor)--XTREME-GUARD，該產品靜電放電防護最高可達30kV，并適合高達32VDC的高壓應用。

Littelfuse資深技術行銷工程師游恭豪(圖4)表示，未來智慧工廠中的所有裝置皆須具備聯網功能，而相較于無線網路，有線網路的可靠性還是較高。然而，使用有線網路系統，最基本便是會面臨到靜電影響，進而產生雜訊，影響設備。此外，工廠中遇到靜電的狀況，比家中多出許多，因此，未來智慧工廠需要更高等級的靜電防護。為因應此一挑戰，Littelfuse于2016第一季推出新系列ESD Suppressor，將靜電防護提高到30kV，以提供更高水準的ESD靜電保護。

游恭豪指出，傳統工廠在升級智慧工廠時，將會碰到所謂的換機潮，然而，此一換機潮所帶動的不只是跟智慧聯網有關的需求，連傳統電路保護產品的需求都會隨之增加。為此，Littelfuse也推出新款TVS二極管(Diode)保護元件，以提升傳統電源線的突波保護。

據悉，Littelfuse新推出的TVS二極管保護元件分別為6kA/10kA的表面貼裝(Surface Mount)產品--LTKAK6/LTKAK10，兩者防護等級雖與過往產品相去不遠，但其優勢在于具有較小體積，可讓系統業者減少更多設計空間。另一方面，由于工廠溫度都偏高，特別是無人工廠，有些環境溫度大約都落在三、四十度以上。因此，為確保高溫環境下設備可正常運作，Littelfuse也將在4月推出可耐125°C高溫之新款壓敏電阻(Varistor)。

工業物聯網風潮興　IIC聯盟力推TSN測試臺

網路為智慧工廠發展關鍵，為促進工業物聯網與工業4.0的發展，國家儀器(NI)、Bosch Rexroth、思科(Cisco)、英特爾(Intel)、庫卡(KUKA)、施耐德電機(Schneider Electric)、TTTech等大廠，將與工業網際網路聯盟(IIC)攜手開發TSN(Time Sensitive Networking)測試臺(Testbed)，改善網路架構。

工業網際網路聯盟執行董事Richard Soley表示，透過該測試臺，可發起、研擬并精確測試工業網際網路的創新點子與機會，例如新型技術、應用、產品、服務與流程，以便在上市前先確認其實用性與可行性。

據了解，該平臺可支援新數位能力。由于聯網制造(Connected Manufacturing)業者、設計師與使用者，都需要以更安全可靠的方式取得智慧型邊緣裝置。標準網路技術也必須持續演進，才能滿足下一代工業系統需求，進而改良機臺、電網與交通運輸系統的運作方式。

打造TSN測試臺的目的在于，可讓新款乙太網路IEEE 802標準(此標準又稱為TSN)能靈活應用于生產應用的生態系統。TSN推動標準開放式網路架構發展，讓多家制造商的產品能互通與整合。此項技術也支援即時性(Real Time)控制與同步化，例如能透過單一乙太網路于機器人與運動應用。TSN同時支援生產應用中其他常見的網路流量，有助于整合IT與操作技術。

過去多半透過非標準網路架構或未連線網路來部署Real Time控制應用，因此裝置與資料常難以存取，甚至完全無法存??；而TSN的價值就在于促進整合、強化連結，并透過大數據分析，剖析所需的關鍵資料，以達到工業物聯網改善作業的目標，進而促成以智慧型連接系統與機臺為架構的新商業模式。

國家儀器銷售與行銷執行副總Eric Starkloff表示，TSN是標準網路模型的主要特性，有助于將Real Time控制應用與裝置和開放式互連網路加以整合。這項技術是工業物聯網未來發展不可或缺的一環。聯盟除推動測試臺外，也提供社群平臺，讓業界廠商得以合作，共同實現這個愿景。

KUKA集團首席技術總監Christian Schloegel也表示，新款IIC TSN測試臺可驗證邊緣云端運算(又稱霧運算)所需的分散式Real Time控制系統。該公司認為，TSN搭配OPC UA發布/訂閱是實作工業4.0標準的核心要素。

據悉，TSN測試臺可以透過根據IEEE 802.1 TSN標準的高彈性單一網路，匯聚各種重要的控制流量(如OPC UA)與最佳狀態(Best Effort)流量；并且透過標準整合式乙太網路，展現TSN的Real Time能力與廠商互通性。該測試臺還可評估TSN的安全性，確保TSN初始功能并給予回饋；展現IIoT的能力，可整合高效能與潛時要求高的應用；最重要的是，針對工業物聯網基礎架構與應用，提供智慧型即時性邊緣云端控制系統的整合點(Integration Point)。

強化半導體產業競爭力　智慧制造勢在必行

半導體產業為臺灣高科技產業基石，而目前臺灣的“生產力4.0”發展目標，便是以智慧制造的概念促使產業再升級。面對先進制程的挑戰，臺灣半導體廠如何藉由智慧制造及工業自動化提升競爭優勢，將是未來發展重點。

為促進臺灣半導體產業智慧制造發展，國際半導體設備材料產業協會(SEMI)也于近期舉辦半導體智慧制造國際論壇，邀請臺積電、西門子、微軟等業者一同探討智慧制造于半導體業的應用與未來發展。

SEMI臺灣區總裁曹世綸指出，臺灣晶圓廠面臨的國際競爭十分激烈，因此必須提升整體制造良率，才可持續維持領先地位，并發展更多商機。為此，該協會舉辦半導體智慧制造國際論壇，希望藉由知名大廠的經驗分享，使半導體產業的上下游廠商都能吸收并實踐智慧制造的概念，帶動整體產業升級。

簡而言之，智慧制造能為產業帶來新的商業模式與創新。半導體產業若想進一步提升競爭優勢，投入巨量資料與云端運算已是勢在必行，除能透過網路即時生產流程，終端設備也能因此而減少失敗率與停工時間，達到最佳的生產效率及成果。