面對(duì)當(dāng)今國(guó)際電子科技產(chǎn)業(yè)競(jìng)爭(zhēng)加劇，亟待建構(gòu)新一代供應(yīng)鏈體系，在本屆TIMTOS 2023也由機(jī)器公會(huì)所屬工具機(jī)、電子設(shè)備兩大專委會(huì)共同舉行交流論壇，探討工具機(jī)產(chǎn)業(yè)該如何趁機(jī)搶進(jìn)半導(dǎo)體前段製程設(shè)備，共用工業(yè)通訊協(xié)定和組件，則可望扮演其中關(guān)鍵角色。

綜觀近10年來(lái)的工業(yè)4.0概念逐步落地演進(jìn)，促進(jìn)製造業(yè)轉(zhuǎn)型的工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)（IIoT）技術(shù)也不斷向外與向上發(fā)散，扮演其中關(guān)鍵角色。如今無(wú)論是高科技或傳產(chǎn)、大型或中小規(guī)模不一的製造業(yè)，都已持續(xù)導(dǎo)入具有連網(wǎng)通訊功能的基礎(chǔ)設(shè)備，或建置資訊串流的IIoT應(yīng)用情境發(fā)展，並陸續(xù)通過(guò)智慧化、數(shù)位化手段，串聯(lián)完整的OT+IT解決方案；舉凡從OEM設(shè)備製造端、系統(tǒng)應(yīng)用到工廠使用端等各方投入者，也期待藉此開(kāi)拓出創(chuàng)新商業(yè)模式。

臺(tái)灣機(jī)械公會(huì)（TAMI）也因此，在今年臺(tái)北國(guó)際工具機(jī)展（TIMTOS）期間，由被譽(yù)為「機(jī)械之母」的工具機(jī)產(chǎn)業(yè)與電子設(shè)備專委會(huì)交流，討論該如何藉此切入半導(dǎo)體前端設(shè)備供應(yīng)鏈。從零組件廠商角度分享經(jīng)驗(yàn)的上銀科技董事長(zhǎng)卓文恆便指出，臺(tái)灣雖然為半導(dǎo)體製造大國(guó)，對(duì)於全球半導(dǎo)體設(shè)備與材料需求，長(zhǎng)年都穩(wěn)居全球前3名，但其中仰賴進(jìn)口設(shè)備約新臺(tái)幣6,000億，國(guó)產(chǎn)設(shè)備僅占約10%、先進(jìn)製造設(shè)備更低於5%。

圖1 : 機(jī)械公會(huì)所屬工具機(jī)與電子設(shè)備專委會(huì)在TIMTOS 2023交流討論，該如何切入半導(dǎo)體前端設(shè)備供應(yīng)鏈。（攝影：陳念舜）

精密機(jī)械零組件大廠 以SECS/GEM切入半導(dǎo)體供應(yīng)鏈

上銀科技既屬於精密關(guān)鍵零組件廠商，加上同處集團(tuán)內(nèi)的大銀微系統(tǒng)公司，共同提供所需機(jī)+電系統(tǒng)智慧化解決方案，客戶遍及工具機(jī)、半導(dǎo)體、機(jī)器人等自動(dòng)化OEM設(shè)備製造領(lǐng)域。且他強(qiáng)調(diào)：「如今半導(dǎo)體設(shè)備製造要點(diǎn)包含：智慧化與標(biāo)準(zhǔn)化、機(jī)械結(jié)構(gòu)和控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)、無(wú)塵技術(shù)，以及快速完整的全球服務(wù)體系。」

目前該公司產(chǎn)品不僅可滿足半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)低發(fā)塵需求，伺服電動(dòng)產(chǎn)品比例較高於氣壓驅(qū)動(dòng)；同時(shí)要求其晶圓移載系統(tǒng)（EFEM）機(jī)構(gòu)須通過(guò)模擬、驗(yàn)證，符合標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)及最大空間化，並提供整體解決方案，適用於高精度量測(cè)設(shè)備、技術(shù)的傳動(dòng)定位要求。同時(shí)與大銀微系統(tǒng)合作，導(dǎo)入以色列技術(shù)開(kāi)發(fā)驅(qū)動(dòng)器，其高速伺服總線如新一代EtherCAT、PROFINET、MECHATROLINK等，皆與各家不同品牌編碼器相容。

SEMI分享共通標(biāo)準(zhǔn)經(jīng)驗(yàn) 呼應(yīng)工具機(jī)80：20法則

國(guó)際半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)協(xié)會(huì)（SEMI）全球行銷長(zhǎng)暨臺(tái)灣區(qū)總裁曹世綸，也在更早前與臺(tái)灣工具機(jī)公會(huì)（TMBA）分享半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)推動(dòng)共通標(biāo)準(zhǔn)的成功經(jīng)驗(yàn)時(shí)指出。由於半導(dǎo)體是臺(tái)灣少數(shù)具備高度國(guó)際化、標(biāo)準(zhǔn)化特色，而能快速升級(jí)以持續(xù)保有競(jìng)爭(zhēng)力的產(chǎn)業(yè)。

自從1970年代成立SEMI伊始，便是為了解決半導(dǎo)體設(shè)備與材料廠商面臨的供需及品質(zhì)穩(wěn)定性等問(wèn)題，性質(zhì)與工具機(jī)產(chǎn)業(yè)略有相似。但SEMI到了2019年已累積千項(xiàng)以上國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)，估計(jì)每臺(tái)半導(dǎo)體設(shè)備都至少會(huì)用到25項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)；並定期舉辦會(huì)議和論壇、建構(gòu)平臺(tái)，以納入客戶與供應(yīng)商意見(jiàn)，有助於降低製造複雜性，讓企業(yè)專注於創(chuàng)新。

「對(duì)於客戶而言，多供應(yīng)商將有助於降低成本、提升產(chǎn)品品質(zhì)，也能及時(shí)回應(yīng)需求，縮短上市時(shí)間；對(duì)於供應(yīng)商，企業(yè)將能達(dá)到有效備件庫(kù)存，聚焦關(guān)鍵表現(xiàn)變因（80：20法則）而減少品項(xiàng)，快速交貨，不枉研發(fā)享受較多資源。」曹世綸表示，這也是促使產(chǎn)業(yè)進(jìn)步關(guān)鍵，未來(lái)將有助於業(yè)者加快達(dá)到國(guó)際品質(zhì)要求，提高生產(chǎn)力也降低成本、提升品質(zhì)，更有助於安全控管，同業(yè)溝通會(huì)更有效率。

曹世綸認(rèn)為：「SEMI國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)如同產(chǎn)業(yè)的「氧氣」，看似不存在，卻是無(wú)所不在！」其中與工業(yè)通訊相關(guān)者，還在於E/A系列項(xiàng)目裡，透過(guò)1980後期工廠自動(dòng)化全盛時(shí)期制定SECS/GEM通訊標(biāo)準(zhǔn)，建立統(tǒng)一通訊介面，以有效串連半導(dǎo)體廠內(nèi)不同的製程和自動(dòng)化設(shè)備，且與控制中心通訊無(wú)礙，協(xié)助掌握生產(chǎn)線設(shè)備的相關(guān)數(shù)據(jù)，讓整個(gè)製程監(jiān)控和異常分析更加完善，成為生產(chǎn)線自動(dòng)化的關(guān)鍵。

到了2017年SEMI還與SCIS半導(dǎo)體次系統(tǒng)、零組件廠商合作，擴(kuò)大供應(yīng)鏈體系，開(kāi)始將SECS/GEM擴(kuò)及印刷電路板（PCB）、太陽(yáng)光電（PV）、微機(jī)電（MEMS）、LED等電子科技產(chǎn)業(yè)。至今已沿用該標(biāo)準(zhǔn)30餘年以上，成為設(shè)備採(cǎi)購(gòu)標(biāo)準(zhǔn)要件之一，也是未來(lái)製造業(yè)邁向工業(yè)4.0時(shí)代建造智慧工廠不可或缺的要素。

圖2 : SEMI還開(kāi)始將SECS/GEM擴(kuò)及印刷電路板（PCB）、太陽(yáng)光電（PV）、微機(jī)電（MEMS）、LED等電子科技產(chǎn)業(yè)，成為設(shè)備採(cǎi)購(gòu)標(biāo)準(zhǔn)要件之一。（source：pv-tech.org）

工研院分析SECS/GEM優(yōu)勢(shì) 實(shí)踐綠色智能工廠升級(jí)

依工研院比較現(xiàn)今主流蒐集資料的通訊方式，除了半導(dǎo)體設(shè)備通訊標(biāo)準(zhǔn)（Semi-Conductor Equipment Communication Standard, SECS/GEM）以外的PLC driver、MODBUS、OPC等通訊方式，蒐集到的資料比較偏向單一、分散，需要再透過(guò)分類整理成為在控制層具有參考意義的資訊。反觀SECS/GEM通訊方式，則是比較有系統(tǒng)性、分門別類地取得有效的資訊，讓用戶端可以在資訊充分及合法合理的條件下控制設(shè)備，對(duì)使用者在資訊取得的時(shí)效性與完整性較佳。

尤其是近年來(lái)國(guó)際淨(jìng)零碳排趨勢(shì)成為顯學(xué)，眾多跨國(guó)公司及大型企業(yè)，為達(dá)成本身ESG與淨(jìng)零碳排目標(biāo)，也會(huì)要求相關(guān)原物料、零組件、設(shè)備等供應(yīng)鏈廠商，要更積極配合。環(huán)境可持續(xù)性則迅速成為電子科技業(yè)的優(yōu)先事項(xiàng)。

尤其是半導(dǎo)體設(shè)備在運(yùn)作過(guò)程中，需要大量的水、電、氣體、化學(xué)品供應(yīng)，對(duì)環(huán)境造成很大的影響，導(dǎo)致整個(gè)半導(dǎo)體價(jià)值鏈和業(yè)者首當(dāng)其衝，包括晶片製造、設(shè)備及材料供應(yīng)商、OSAT和ICT供應(yīng)商都更迫切認(rèn)知到，應(yīng)加強(qiáng)協(xié)作和碳排資訊的透明度，以減少排放溫室氣體。

如歐美國(guó)家很早就開(kāi)始著手節(jié)能減排的相關(guān)約束措施，根據(jù)歐洲半導(dǎo)體工業(yè)協(xié)會(huì)（ESIA）統(tǒng)計(jì)在2010~2020年間當(dāng)?shù)匕雽?dǎo)體產(chǎn)值（38,054百萬(wàn)美元→37,520百萬(wàn)美元）差異不大，但同期歐洲半導(dǎo)體工廠的二氧化碳排放當(dāng)量卻從910,221公噸減至527,351公噸，約減少42%。SEMI可持續(xù)發(fā)展諮詢委員會(huì)（SAC）也在2022年成立半導(dǎo)體氣候聯(lián)盟，透過(guò)產(chǎn)業(yè)價(jià)值鏈同時(shí)協(xié)作、知識(shí)和技術(shù)分享、溝通協(xié)調(diào)、標(biāo)準(zhǔn)計(jì)算，加速減少半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)碳足跡。臺(tái)積電（TSMC）則為此要求數(shù)百家設(shè)備供應(yīng)商，需要在2030年前將供應(yīng)臺(tái)積電的設(shè)備能源效率提高20%。

工研院進(jìn)一步指出，現(xiàn)今國(guó)際將碳排放來(lái)源依序分為範(fàn)疇一～三，其中半導(dǎo)體廠在範(fàn)疇一的減碳方法，包括減少、取代、回收和去除溫室氣體排放。在範(fàn)疇二則常見(jiàn)透過(guò)智慧製造應(yīng)用方案，提高設(shè)備能源效率，包括使用多重感測(cè)器搭配智慧預(yù)防診斷、即時(shí)監(jiān)控和量測(cè)、機(jī)聯(lián)網(wǎng)、AI運(yùn)算和遠(yuǎn)距服務(wù)系統(tǒng)等，增進(jìn)產(chǎn)能和良率，同時(shí)減少平均單片晶圓的能耗量。

目前半導(dǎo)體廠內(nèi)約有35%碳排放來(lái)自於範(fàn)疇一，包含乾式製程中使用的PFCs氣體，經(jīng)常被用於沉積設(shè)備反應(yīng)腔體的清潔，以去除腔體中殘留的反應(yīng)物和副產(chǎn)物，約有六成來(lái)自薄膜沉積、三成為氧化製程、一成於乾式蝕刻。從2000年開(kāi)始，全球半導(dǎo)體大廠不斷透過(guò)技術(shù)改革，首先要將半導(dǎo)體製程參數(shù)最佳化，經(jīng)由精準(zhǔn)量測(cè)和控制，避免過(guò)多氣體浪費(fèi)或產(chǎn)生。

惟其碳排放占比最大宗仍來(lái)自範(fàn)疇二，平均約占整體碳排放45%，其中來(lái)自於廠務(wù)比例約20%、機(jī)臺(tái)設(shè)備的比例約25%，主因?yàn)榘雽?dǎo)體廠幾乎每天24小時(shí)、一週7天以全年無(wú)休方式運(yùn)轉(zhuǎn)，所以用電量是非常可觀的。如臺(tái)積電在2020年用電量約160億度，占全臺(tái)總用電量的5.9%，而全廠約有62%碳排放量來(lái)自範(fàn)疇二。

業(yè)者為了提高設(shè)備能源效率，除了改善設(shè)備本身效能，汰換老舊低能效設(shè)備之外，還可以透過(guò)在半導(dǎo)體工廠導(dǎo)入物聯(lián)網(wǎng)及衍生出多種智慧製造應(yīng)用方案，藉以即時(shí)監(jiān)控機(jī)臺(tái)、產(chǎn)線能源消耗率，再經(jīng)由資訊可視化、效益最大化，協(xié)助半導(dǎo)體綠色工廠升級(jí)。包括：

1.布建廠內(nèi)多重感測(cè)器蒐集大數(shù)據(jù)資料與分析，建置機(jī)臺(tái)運(yùn)轉(zhuǎn)模型，最後完成用電管理平臺(tái)、實(shí)現(xiàn)工廠整體能源利用資料可視化，進(jìn)而分析能源使用狀況，改善設(shè)備能耗效率。

2.智慧機(jī)聯(lián)網(wǎng)，可藉此進(jìn)行數(shù)據(jù)優(yōu)化、自動(dòng)排程、機(jī)臺(tái)協(xié)作等，增加產(chǎn)品良率和研發(fā)速度，降低每片晶圓所需能耗。

3.智慧化遠(yuǎn)距服務(wù)，佐以智慧穿戴AR/VR裝置，明確傳遞機(jī)臺(tái)操作和維修指令，提供客戶零接觸、零時(shí)差溝通，還能減少運(yùn)輸交通造成的碳排量。

此外，因應(yīng)歐盟已提議電力行業(yè)不再使用氟化溫室氣體，法商施耐德電機(jī)於2022年5月推出不使用SF6的環(huán)保型開(kāi)關(guān)設(shè)備系列AirSet，改以真空中斷和純空氣絕緣的創(chuàng)新組合，客戶只需經(jīng)過(guò)濾即可從環(huán)境獲得純淨(jìng)空氣，具備環(huán)保、人員操作安全、方便、占地面積小等優(yōu)點(diǎn)。

圖3 : 近年來(lái)國(guó)際淨(jìng)零碳排趨勢(shì)成為顯學(xué)，導(dǎo)致整個(gè)半導(dǎo)體價(jià)值鏈和業(yè)者首當(dāng)其衝，應(yīng)加強(qiáng)協(xié)作和碳排資訊的透明度，以減少排放溫室氣體。（source：eeweb.com）

易格斯推出e-skin flat無(wú)塵室拖鏈 強(qiáng)調(diào)耐磨及易維修特色

德商易格斯公司（igus）也在近年來(lái)推出新一代e-skin flat扁平無(wú)塵室拖鏈，用來(lái)替代標(biāo)準(zhǔn)扁平電纜的模組化電纜導(dǎo)向系統(tǒng)，除了符合ISO 14644規(guī)範(fàn)的1級(jí)無(wú)塵室標(biāo)準(zhǔn)，幾乎無(wú)（低）發(fā)塵且耐磨，可使製造商在無(wú)塵室中生產(chǎn)製造；且經(jīng)UL認(rèn)證，比起常見(jiàn)無(wú)塵室線纜安靜9dB（A）、成本降低 20%。

還能透過(guò)獨(dú)家「單獨(dú)腔室」設(shè)計(jì)，輕鬆填充線纜進(jìn)入拖鏈中，具有緊湊、模組化的優(yōu)勢(shì)；採(cǎi)取拉鍊式設(shè)計(jì)，易於更換電線電纜；再結(jié)合特別開(kāi)發(fā)的chainflex CFCLEAN耐彎曲電纜芯線，提高系統(tǒng)可靠性，以便安全傳輸能量、馬達(dá)控制、匯流排和乙太網(wǎng)信號(hào)。

客戶將因此獲得一個(gè)可即插即用、輕鬆擴(kuò)充的供能系統(tǒng)，又分為「全閉式」，可依照需求調(diào)整長(zhǎng)度，倘若其中電纜有缺陷，就能在維護(hù)時(shí)快速輕鬆更換其中單條纜線或模組，而不必像市場(chǎng)上其他解決方案一樣拆下整組拖鏈系統(tǒng)；「可開(kāi)式」，選擇用於短行程懸空應(yīng)用，比常見(jiàn)無(wú)塵室線纜更具成本效益，可根據(jù)需求不斷擴(kuò)展，具有高度靈活性。

igus拖鏈系統(tǒng)產(chǎn)品開(kāi)發(fā)經(jīng)理Andreas Hermey進(jìn)一步表示：「e-skin flat是半導(dǎo)體和面板等電子產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域裡，機(jī)器人和其他自動(dòng)化系統(tǒng)的理想無(wú)塵室拖鏈選擇，且因?yàn)榉浅Ｄ湍ィ怪諝庵械奈⒘Ｎ廴静辉偈菃?wèn)題。」

由於迄今igus對(duì)於在長(zhǎng)期高強(qiáng)度使用後的高動(dòng)態(tài)工程塑膠顆粒磨損程度還不清楚，還特別打造出目前在業(yè)界獨(dú)一無(wú)二的測(cè)試裝置，於核心採(cǎi)取三個(gè)層流箱，並配備了高性能的過(guò)濾網(wǎng)，可以在無(wú)污染的空氣中，測(cè)試持續(xù)運(yùn)行了100多分鐘而磨損的拖鏈系統(tǒng)及周圍空氣中的顆粒濃度。Hermey說(shuō)：「即使經(jīng)過(guò)6,000萬(wàn)次往返次數(shù)，e-skin flat仍符合最高級(jí)的無(wú)塵室等級(jí)要求，為無(wú)塵室產(chǎn)業(yè)客戶增加了信心。」

Igus還在與 Fraunhofer IPA合作建立無(wú)塵實(shí)驗(yàn)室中，進(jìn)行一項(xiàng)前所未有的業(yè)界測(cè)試，即連續(xù)使用1.5年和6,000 萬(wàn)次往返測(cè)試後，e-skin flat仍然可在移動(dòng)生產(chǎn)中對(duì)動(dòng)力和數(shù)據(jù)電纜進(jìn)行可靠引導(dǎo)，且符合最高無(wú)塵室等級(jí)DIN 14644-1標(biāo)準(zhǔn)的ISO 1級(jí)要求，即所有無(wú)塵室零件供應(yīng)商的產(chǎn)品，皆必須達(dá)到每m³空氣中不得含有超過(guò)10個(gè)0.1μm的顆粒來(lái)證明其耐磨性。

值得一提的是，igus長(zhǎng)期以來(lái)也關(guān)注節(jié)能減碳議題，為達(dá)成ESG理念所做相關(guān)貢獻(xiàn)，例如：近年來(lái)積極推動(dòng)「chainge改變計(jì)畫(huà)」回收拖鏈、植樹(shù)計(jì)畫(huà)等，無(wú)論是任何品牌、材料廢棄拖鏈，都可協(xié)助客戶寄送回收，還可獲得igus提供優(yōu)惠券，為「投資我們的環(huán)境，共同愛(ài)護(hù)地球」一同做出改變。

圖4 : 模組化的e-skin扁平無(wú)塵室拖鏈即使在連續(xù)使用一年半和6,000萬(wàn)次往返次數(shù)後仍能保持最高的無(wú)塵室等級(jí)。（source：igus GmbH）

結(jié)語(yǔ)

縱使當(dāng)前因?yàn)闅W美各國(guó)長(zhǎng)期投入節(jié)能減排工作既早也深，又有全球率先實(shí)施碳關(guān)稅的「地主優(yōu)勢(shì)」，導(dǎo)入進(jìn)口設(shè)備看似合理。但臺(tái)灣也有最先進(jìn)的半導(dǎo)體製造場(chǎng)域、最積極投入綠色製造的客戶，在地設(shè)備業(yè)者的具備相對(duì)優(yōu)勢(shì)，在於可以就近、快速與客戶合作，了解產(chǎn)業(yè)需求並超前部署。若能透過(guò)工具機(jī)、電子設(shè)備產(chǎn)業(yè)有效交流，建立共通標(biāo)準(zhǔn)並打造供應(yīng)鏈體系，「以大帶小」轉(zhuǎn)型，率先在半導(dǎo)體場(chǎng)域升級(jí)綠色智慧工廠，將可收事半功倍之效。