細(xì)數(shù)臺(tái)積電南科14廠極致工藝12看點(diǎn)！

臺(tái)積電超大晶圓14廠P1-4內(nèi)部產(chǎn)線一景。(圖：臺(tái)積電提供)

臺(tái)積電(2330-TW)(TSM-US)對(duì)媒體展示南科14廠區(qū)域內(nèi)部產(chǎn)線規(guī)劃與新進(jìn)完整布局；該廠也是臺(tái)積電3座超大晶圓廠(GIGAFAB)12.14.15廠的中生代，近期該廠P5/P6/P7分別處于裝機(jī)與加緊趕工階段以因應(yīng)年底16奈米試產(chǎn)與明年20奈米量產(chǎn)。


無論是在法說或其余場(chǎng)合，外界長(zhǎng)期關(guān)注臺(tái)積電在凈利率能穩(wěn)定達(dá)33%，而不是3%毛利率，或許就是「代工品牌」與「品牌代工」的直接差異：更穩(wěn)定的表現(xiàn)需要超過450名以上IDM/Fabless客戶形成的大同盟，在一定RD/產(chǎn)能規(guī)模與Know how。

而「魔鬼在細(xì)節(jié)之中」是能驗(yàn)證臺(tái)積電實(shí)力的方式，而這些自我超越的紀(jì)錄大到建廠、小到奈米蝕刻0誤差，也非一人之力能達(dá)成。

此次臺(tái)積電由法人關(guān)系處處長(zhǎng)孫又文陪同媒體進(jìn)入廠區(qū)參觀與14廠各區(qū)主管展示的是生產(chǎn)主力之一的P1至P4；制程能力包含13微米至40奈米與CIS、E-FLASH、HV等。

在圍繞著可信賴、精準(zhǔn)技術(shù)、快速靈活產(chǎn)能提供者為主軸，與結(jié)合綠色工廠形象，記者實(shí)地徒步走過廠區(qū)，下列將由外到內(nèi)，再由內(nèi)到外，細(xì)數(shù)臺(tái)積電南科14廠看點(diǎn)：

1.P1至P4 14座標(biāo)準(zhǔn)足球廠

臺(tái)積電14廠P1至P4在去年占該公司營(yíng)收37%，潔凈室面積14座標(biāo)準(zhǔn)足球廠，現(xiàn)有運(yùn)作規(guī)模是在各期從動(dòng)土到潔凈室完成平均12個(gè)月內(nèi)達(dá)標(biāo)，同時(shí)月產(chǎn)規(guī)模已從2004年4萬(wàn)片飆達(dá)現(xiàn)今20萬(wàn)片。

2.P5至P7 20座標(biāo)準(zhǔn)足球廠

臺(tái)積電14廠P5至P7在未來將陸續(xù)展開貢獻(xiàn)，潔凈室面積是P1至P4的1.4倍，制程能力在20/16奈米，7月時(shí)工程師1072人、技術(shù)員在469人，未來預(yù)估投入5000億元與招聘7000名員工。

3.從0到405

P5至P7最先將加入貢獻(xiàn)的14廠P5，是創(chuàng)下了該公司最快裝機(jī)速度：1.5個(gè)月內(nèi)從無到有裝好405機(jī)臺(tái)，P5兩層潔凈室面積達(dá)到一期的兩倍，并曾有協(xié)力廠商一天一早裝機(jī)人數(shù)達(dá)6000-7000人紀(jì)錄，在辦公室3000位員工預(yù)定明年就要搬入完成。


4.超過100道制程 大于1200產(chǎn)品/200客戶

臺(tái)積電超大晶圓廠整合制造與工程管理平臺(tái)，帶來4項(xiàng)優(yōu)勢(shì)：產(chǎn)能彈性、縮短良率學(xué)習(xí)曲線、加快量產(chǎn)、減少昂貴產(chǎn)品重新認(rèn)證流程，進(jìn)而擁有超過100道制程、1200產(chǎn)品、200客戶。

在涵蓋1100萬(wàn)張制程品質(zhì)管制圖，單一機(jī)臺(tái)程式超過5000個(gè)，單日超過60萬(wàn)次晶圓傳送量等復(fù)雜制造因素，依然創(chuàng)造讓競(jìng)爭(zhēng)者難以望其項(xiàng)背的生產(chǎn)指標(biāo)。

5.100%可信賴的產(chǎn)能

Fabless客戶若選擇IDM做為晶圓代工廠，臺(tái)積電稱這需要IP方面的商業(yè)秘密考量，且IDM制造者有資源分配問題，IDM本身產(chǎn)能為其優(yōu)先剩余才售出，因此Fabless客戶只能撿吃剩的，或者在設(shè)計(jì)與制造遭遇嚴(yán)重的流程減斤減兩，是一個(gè)辛苦的路。

如果他來臺(tái)積電，臺(tái)積電稱，這是一個(gè)100%全部支援的制造設(shè)計(jì)過程，臺(tái)積電100%產(chǎn)能供應(yīng)客戶，也不以自有產(chǎn)品應(yīng)用，因此品牌客戶第一優(yōu)先與必然選擇就是臺(tái)積電。

6.工作需要的是腦力 比臺(tái)北捷運(yùn)還忙的自動(dòng)搬運(yùn)系統(tǒng)

臺(tái)積電稱該公司內(nèi)工作需要的是腦力而非傳統(tǒng)體力，因此在一些機(jī)械重復(fù)與單調(diào)枯燥操作如搬運(yùn)/傳送300mm級(jí)9.2公斤的產(chǎn)品除了晶圓機(jī)器手臂的精準(zhǔn)對(duì)位，總體更已從1980的手推車運(yùn)送逐步演變成迄今的全自動(dòng)車OHT，讓工程師將有限的工作時(shí)間投注在更靈活的檢測(cè)/監(jiān)控/研發(fā)方面上。

從14廠自動(dòng)化搬運(yùn)軌道總長(zhǎng)度而言，就達(dá)到了臺(tái)南到高雄的距離，而設(shè)計(jì)上的層次緊追三鐵共構(gòu)復(fù)雜度與比美東京車站，每天載運(yùn)量為臺(tái)北捷運(yùn)載客量7.7倍，每小時(shí)傳送閘口1200次更是臺(tái)南假日交流道車潮的1.5倍。

7.1:75超人化工廠 精準(zhǔn)/效率/多工一次到位

由于臺(tái)積電超大晶圓廠擁有超過1100萬(wàn)張制程品質(zhì)管制圖，單一機(jī)臺(tái)程式超過5000個(gè)，單日超過60萬(wàn)次晶圓傳送量等復(fù)雜制造因素，在實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)多工/遠(yuǎn)端/生產(chǎn)、搬運(yùn)、機(jī)臺(tái)自動(dòng)化的再進(jìn)化，人機(jī)比從8寸廠過去人機(jī)比在1:3邁向12寸圓廠1:75。


技術(shù)員逐步走向可在辦工室上班，不但可降低長(zhǎng)期在無塵室內(nèi)工作的壓力、更減輕身心的負(fù)擔(dān)與集中度更高更有效率的工作。而臺(tái)積電南科廠主管回應(yīng)鉅亨網(wǎng)提問也指出，人機(jī)比未來將隨新制程放量而是需求不排除提高，1:100或更高都有可能。

8.奈米微影/曝光機(jī)精準(zhǔn)控制

由于臺(tái)積電晶圓14廠每日生產(chǎn)規(guī)模龐大，在客戶數(shù)為202個(gè)、產(chǎn)品數(shù)達(dá)到1292種產(chǎn)品，因此制程的精準(zhǔn)與奈米級(jí)風(fēng)險(xiǎn)管控更重要。

在廠區(qū)內(nèi)當(dāng)然不乏一臺(tái)造價(jià)超過BMW或波音747的歐系或美系設(shè)備、或者是充滿設(shè)計(jì)感的澳洲設(shè)備；就臺(tái)積電曝光機(jī)臺(tái)控制精準(zhǔn)做到2架對(duì)開波音767間距僅0.5公分，而曝光機(jī)3秒內(nèi)加速至100公里與0.3秒內(nèi)達(dá)成交換曝光都是后續(xù)要做到100%無缺限的基本要求。

9.奈米蝕刻

無論干式/濕式蝕刻工藝，都要做到「吃燒餅不掉芝麻」，直線精準(zhǔn)度而言，是臺(tái)北到高雄僅有0.1公分誤差。


10.綠色生產(chǎn)線

綜觀整廠，臺(tái)積電在獲2013道瓊永續(xù)指數(shù)半導(dǎo)體及半導(dǎo)體設(shè)備組Group Leader之際，14廠廠辦早先已分別取得綠建筑多項(xiàng)認(rèn)證。

臺(tái)積電稱14廠每晶圓單位面積用電量是較國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)ITRS領(lǐng)先27%；用水量更領(lǐng)先25%，廢水回收率達(dá)86%以上、自來水替代率55%、廢棄物回收率達(dá)96%以上；而在達(dá)到這些目標(biāo)，臺(tái)積電也不忘在北中南開班授課持續(xù)擴(kuò)散成功經(jīng)驗(yàn)。

11.AMCC

臺(tái)積電預(yù)計(jì)于今年底前將作業(yè)指揮中心OCC與制造指揮中新MCC組成「先進(jìn)制造戰(zhàn)情中心」(AMCC)，將原本散布廠區(qū)各處、與工廠相關(guān)的決策、監(jiān)控等功能全數(shù)集中于戰(zhàn)情中心內(nèi)，透過NASA-LIKE方式系統(tǒng)呈現(xiàn)工廠資訊與管理超大晶圓廠的復(fù)雜產(chǎn)品線。

12.16/20奈米拚無縫接軌 抓緊1高2低需求

臺(tái)積電28奈米制程出貨占公司第2季晶圓銷售收入的29%；40/45奈米的營(yíng)收占全季晶圓銷售收入的21%。20奈米將于明年第一季量產(chǎn)，16奈米年底試產(chǎn)，觀察臺(tái)積電策略，超大晶圓廠雖仍是提供客戶一次購(gòu)足，但考量28奈米產(chǎn)能過往吃緊與大量排隊(duì)人數(shù)情況，隨技術(shù)與服務(wù)品質(zhì)倍增與提高，搭配選擇更先進(jìn)制程已非吃到飽，而是依比重/訂單規(guī)模/風(fēng)險(xiǎn)控制等使用者需付費(fèi)加價(jià)。

臺(tái)積電稱16奈米是20奈米工程藝術(shù)的銜接，20奈米在初期的能量將是比照28奈米放量、壽命不會(huì)低于1年。至于16奈米FinFET的轉(zhuǎn)換則與20奈米設(shè)備有95%相當(dāng)，因此無轉(zhuǎn)換問題，但是速度效能提升、漏電率大幅降低、電池壽命大增，這也是臺(tái)積電董事長(zhǎng)暨總執(zhí)行長(zhǎng)張忠謀所聚焦1高2低的終端產(chǎn)品未來需求趨勢(shì)。[!--empirenews.page--]

歸根究柢，臺(tái)積電16/20最大差距仍在Transistor結(jié)構(gòu)上--從Planar轉(zhuǎn)換成FinFET，因此臺(tái)積電早先就將20與16奈米打包規(guī)劃，在20奈米時(shí)熟練雙重曝光(double-patterning)技術(shù)，16奈米只需處理FinFET轉(zhuǎn)換學(xué)習(xí)。