相較於電動車產(chǎn)業(yè)因為主力客戶仍來自於傳統(tǒng)汽車產(chǎn)業(yè)鏈居多，且非臺灣中小企業(yè)強(qiáng)項，工具機(jī)廠商多半將市場出?？谥渺稓W洲、中國大陸、美國等地，難免鞭長莫及。反觀當(dāng)前炙手可熱的半導(dǎo)體護(hù)國神山，則盼立足從兩兆雙星年代奠定的基礎(chǔ)登高望遠(yuǎn)，有機(jī)會近水樓臺先得月！
延續(xù)自2018~2020年美中科技戰(zhàn)與COVID-19疫情的濫觴，不料2021年初剛倒數(shù)完不久便傳來全球車用晶片荒，包含德、美、日系汽車大廠供應(yīng)鏈皆陸續(xù)發(fā)生缺料現(xiàn)象，恐營收損失高達(dá)611億美元，不得不讓各國紛紛向臺灣施壓喬晶圓代工產(chǎn)能，也讓素來有「護(hù)國神山」美譽(yù)的臺灣半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)顏面有光。
但下一步該問的，也許是臺積電該如何擠出產(chǎn)能，又不致排擠到其他依先進(jìn)製程生產(chǎn)的高毛利產(chǎn)品進(jìn)度；或避免影響到設(shè)備正常排程的效能、良率，恐導(dǎo)致生產(chǎn)成本恐不降反增？未來或許該進(jìn)一步向上衍生、打造綿延不絕的「護(hù)國神山脈」！
根據(jù)經(jīng)濟(jì)部最新統(tǒng)計，隨著5G、物聯(lián)網(wǎng)及高效能運(yùn)算等新興科技應(yīng)用快速拓展，半導(dǎo)體大廠積極擴(kuò)充產(chǎn)能；加上政府積極推動臺灣半導(dǎo)體設(shè)備及零組件產(chǎn)業(yè)升級，以及企業(yè)建構(gòu)在地採購供應(yīng)鏈吸引國際大廠投資建廠，帶動臺灣半導(dǎo)體設(shè)備產(chǎn)值自2012年起連續(xù)8年正成長。並分別於2017年、2019年分別突破500億元和600億元規(guī)模大關(guān)，預(yù)計2020年全年產(chǎn)值可達(dá)650億元以上，連續(xù)9年創(chuàng)新高。
其中臺製半導(dǎo)體設(shè)備分為生產(chǎn)、檢測兩大類，又以生產(chǎn)設(shè)備及關(guān)鍵零組件居多，滿足約占70%內(nèi)需市場，成為貢獻(xiàn)臺灣半導(dǎo)體設(shè)備產(chǎn)值連年成長的主要來源。加上近年來因生產(chǎn)設(shè)備廠商積極投入研發(fā)製造，陸續(xù)接獲臺灣龍頭大廠訂單，產(chǎn)值從2012年起連續(xù)8年呈二位數(shù)成長，占總體產(chǎn)值比重亦逐年攀升，2019年已達(dá)75%；另檢測設(shè)備及零件內(nèi)外銷市場比重約占各半，隨著臺灣半導(dǎo)體廠擴(kuò)建產(chǎn)能需求熱絡(luò)，內(nèi)銷比重突破60%。
| 圖1 : 根據(jù)經(jīng)濟(jì)部最新統(tǒng)計，臺灣半導(dǎo)體設(shè)備產(chǎn)值自2012年起連續(xù)8年正成長，預(yù)計2020年全年產(chǎn)值可達(dá)650億元以上，連續(xù)9年創(chuàng)新高。（source:經(jīng)濟(jì)部統(tǒng)計處） |
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但臺灣雖然擁有全球最完整的半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)聚落及專業(yè)分工，始終位居半導(dǎo)體設(shè)備市場前一、二名，但主要生產(chǎn)設(shè)備及材料多須仰賴國外。依國際半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)協(xié)會（SEMI）統(tǒng)計，截至2020年全球半導(dǎo)體OEM設(shè)備銷售金額將創(chuàng)下689億美元的新紀(jì)錄，較2019年的596億美元成長16%。預(yù)計明、後年成長力道持續(xù)走強(qiáng)，2021年將達(dá)到719億美元、2022年甚至?xí)噬?61億美元，成為半導(dǎo)體設(shè)備產(chǎn)業(yè)搶攻的新市場。
為提高半導(dǎo)體供應(yīng)鏈自給率，政府現(xiàn)也積極推動臺灣成為全球半導(dǎo)體先進(jìn)製程中心，期盼吸引更多國內(nèi)外設(shè)備及材料大廠來臺投資，去年臺積電資本支出創(chuàng)史上新高約170億美元（新臺幣5,100億元），其中便有80%用於研發(fā)先進(jìn)製程；加上美光、華邦電、力積電等擴(kuò)大投資總金額已超過2.7兆元。
同時厚植臺灣廠商研發(fā)及技術(shù)量能，落實供應(yīng)鏈自主，協(xié)助臺廠開發(fā)設(shè)備再導(dǎo)入臺積電實測驗證、推動關(guān)鍵材料供應(yīng)在地化等，以提升產(chǎn)業(yè)的國際競爭力；同時避免對手透過外商取得半導(dǎo)體業(yè)最佳化參數(shù)，成為臺灣半導(dǎo)體先進(jìn)製程技術(shù)外流的破口，預(yù)計2030年產(chǎn)值將從目前2.6兆元增至5兆元。
工具機(jī)群切入半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)鏈 建議由後往前逐夢踏實
現(xiàn)已吸引包含工具機(jī)在內(nèi)的臺灣智慧機(jī)械產(chǎn)業(yè)聚落積極投入，2020年便有臺灣機(jī)械工業(yè)同業(yè)公會（TAMI）、工研院與德國創(chuàng)浦集團(tuán)正式簽署三方合作意向書（MOU），將結(jié)合獲ASML在EUV採用的德國先進(jìn)雷射源核心，搭配大銀微平臺與工研院的製程光路模組，為臺灣半導(dǎo)體設(shè)備商提供關(guān)鍵升級技術(shù)。
臺灣工具機(jī)暨零組件工業(yè)同業(yè)公會（TMBA）年底更廣邀4大協(xié)會：臺灣智慧自動化與機(jī)器人協(xié)會（TAIROS）、國際半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)協(xié)會（SEMI）、臺灣電子設(shè)備協(xié)會（TEEIA）、光電科技工業(yè)協(xié)進(jìn)會（PIDA），以及4大法人單位：金屬工業(yè)研究發(fā)展中心（MIRDC）、精密機(jī)械研究發(fā)展中心（PMC）、工業(yè)技術(shù)研究院（ITRI）、資策會（III）共9個單位簽署《推動半導(dǎo)體設(shè)備在地化跨產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟合作備忘錄》，先從半導(dǎo)體周邊自動化設(shè)備切入供應(yīng)鏈，再逐步掌握核心環(huán)節(jié)，預(yù)估最快2年內(nèi)可望增加20~30%產(chǎn)值。
據(jù)TMBA透露，目前已接獲6~7家半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)外商表達(dá)有意與工具機(jī)刀具業(yè)者合作，公會也陸續(xù)提供刀片類：正河源、益詮精密、萬事達(dá)切削科技、帝固鑽石及仁武正順車刀；銑刀類：七駿科技、城市精密科技、立新精密刀具、虹鋼富及景明精密各5家廠商，期盼促進(jìn)雙方私下加強(qiáng)多聯(lián)繫。
惟若依上銀集團(tuán)總裁卓永財分享自身投入半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)近30年經(jīng)驗指出，上銀過去主要供應(yīng)國際主要半導(dǎo)體設(shè)備的定位系統(tǒng)，但由於半導(dǎo)體設(shè)備精度大都達(dá)到奈米（nm）等級，定位系統(tǒng)採用的是直接傳動的線性馬達(dá)，就連滾珠螺桿都無用武之地，一般工具機(jī)廠要直接跨入更難，直到他併購旗下大銀微系統(tǒng)，才在半導(dǎo)體應(yīng)用比重一舉超過30%。
所以他認(rèn)為工具機(jī)切入半導(dǎo)體設(shè)備供應(yīng)鏈著實不易，為免誤導(dǎo)市場而呼籲廠商務(wù)必長期投資，有步驟逐步踏實、超前部署，當(dāng)成產(chǎn)業(yè)長期經(jīng)營指標(biāo)，也許會等待漫長的驗證時間，而不能只想著賺「快錢」。卓永財建議想切入半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的工具機(jī)廠最好先從周邊設(shè)備下手，再逐步轉(zhuǎn)型升級，切入封裝、測試等後段製程供應(yīng)鏈。
| 圖2 : 工具機(jī)要切入半導(dǎo)體設(shè)備供應(yīng)鏈不易，建議想切入半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的廠商最好先從周邊設(shè)備下手，再逐步轉(zhuǎn)型升級，切入封裝、測試等後段製程供應(yīng)鏈。（source: kcbsolutions.com） |
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根據(jù)市調(diào)機(jī)構(gòu)日前發(fā)布今年臺灣封測業(yè)產(chǎn)值最新調(diào)查，受到電子供應(yīng)鏈積極拉貨、5G相關(guān)應(yīng)用的電子新品上市帶動下，相關(guān)晶片、面板驅(qū)動IC、記憶體封測等需求快速回溫，帶動臺灣封測業(yè)產(chǎn)值重回成長軌道。
日月光、力成、京元電、頎邦、南茂等臺灣主要封測大廠皆決定將調(diào)漲封測報價5~10%不等，促使業(yè)者持續(xù)擴(kuò)產(chǎn)，供給缺口達(dá)30~40%的打線封裝機(jī)臺更是擴(kuò)充重心，業(yè)者形容這是封測業(yè)15年來罕見榮景，預(yù)估今年產(chǎn)值將從185億美元，衝高至200億美元新猶，年增近10%。
工具機(jī)挾軟實力加值 打通半導(dǎo)體製程最佳化環(huán)節(jié)
另有其他整機(jī)會員廠商的產(chǎn)品也開始被引進(jìn)加工半導(dǎo)體設(shè)備的關(guān)鍵零組件，包含百德機(jī)械董事長謝瑞木指出，該公司近年來便透過旗下Winbro集團(tuán)成功切入美系半導(dǎo)體設(shè)備龍頭廠供應(yīng)鏈，係利用Winbro過去主要用於加工能源或航太產(chǎn)業(yè)燃?xì)鉁u輪引擎熱鍛零組件冷卻孔的機(jī)械設(shè)備，改為鑽削加工半導(dǎo)體前段晶圓製程的斜孔、硬脆材料。百德再將臺灣生產(chǎn)的放電加工機(jī)後運(yùn)送到英國廠，組裝雷射與電腦控制系統(tǒng)出貨後，每部機(jī)器單價可上看100萬美元，由於進(jìn)入門檻高，目前市場尚無其他競爭對手。
值得一提的是，即使是半導(dǎo)體先進(jìn)製程產(chǎn)生的晶片，也須安裝在IC載板上才能使用，為因應(yīng)高階產(chǎn)品的強(qiáng)勁需求，印刷電路板（PCB）機(jī)械/雷射鑽孔加工機(jī)也是臺灣傳統(tǒng)工具機(jī)產(chǎn)業(yè)的強(qiáng)項，包括東臺、友嘉、臺灣瀧擇科技都已提早布局。
根據(jù)經(jīng)濟(jì)部公布最新產(chǎn)業(yè)數(shù)據(jù)顯示，PCB產(chǎn)業(yè)今年受惠伺服器、網(wǎng)通設(shè)備廠商持續(xù)回臺投資擴(kuò)增產(chǎn)線，以及疫情推升遠(yuǎn)端應(yīng)用產(chǎn)品接單活絡(luò)、電信業(yè)者5G基礎(chǔ)建設(shè)加速布建，催生另一波需求動能下，2020年產(chǎn)值將可望突破3,000億元，回到金融海嘯前的水準(zhǔn)。
其中IC載板為推升成長的主要動能，硬質(zhì)及軟板等主要產(chǎn)品因受惠5G、人工智慧等新興科技應(yīng)用擴(kuò)展，帶動資訊、通訊等消費(fèi)性電子產(chǎn)品需求增加；以及高階運(yùn)算晶片與高速記憶體需求暢旺，使之產(chǎn)值達(dá)711億元(占31.3%)，年增25.6%的增幅最大，二項產(chǎn)品合占印刷電路板業(yè)約80%。今年還有歐美汽車大廠搶購車用晶片的利多因素，展開報復(fù)性拉貨與備貨之下，單一車用電子占比較去年同期雙位數(shù)提升，包含車用HDI（高密度連接板）與汽車用PCB等關(guān)鍵零組件需求，也將水漲船高。
| 圖3 : 即使是半導(dǎo)體先進(jìn)製程產(chǎn)生的晶片，也須安裝在IC載板上才能使用，PCB機(jī)械/雷射鑽孔加工機(jī)也是臺灣傳統(tǒng)工具機(jī)產(chǎn)業(yè)的強(qiáng)項，包括東臺、友嘉、臺灣瀧擇科技都已提早布局。（source:東臺集團(tuán)） |
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專業(yè)CAD/CAM軟體系統(tǒng)開發(fā)商達(dá)康科技（DARCAM），則除了既有高速、二～五軸、車銑複合、放電及線切割CNC加工機(jī)專業(yè)CAM軟體，並透過Autodesk Fusion 360雲(yún)平臺提供即時、高效率的技術(shù)服務(wù)。近期還大力推廣該公司開發(fā)的機(jī)上智慧量測補(bǔ)償、工業(yè)機(jī)器人離線編程、數(shù)位銲接、雷射切割、積＋減法加工應(yīng)用、機(jī)臺製造資訊即時化等客製化外掛程式，可望協(xié)助工具機(jī)廠商打通與半導(dǎo)體設(shè)備效能、加工製程最佳化的關(guān)鍵環(huán)節(jié)！
面對現(xiàn)今PCB軟板加工趨勢，傳統(tǒng)由日本、中國大陸客戶提供加工路徑，再交由臺廠代工的模式已遭遇因PCB專用CAM軟體越來越老舊又不易更新升級，導(dǎo)致運(yùn)算速度過慢，無法自主達(dá)成製程最佳化的痛點。
達(dá)康科技也特地為此開發(fā)外掛程式，當(dāng)客戶釋出加工路徑分析或控制器程式碼時NC-code，即可透過PowerMILL（二～五軸銑車加工）、FeatureCAM（自動特徵辨識）系統(tǒng)軟體，協(xié)助臺灣代工廠將PCB鑽孔順序最佳化並完成測試，將能縮短4~5%，甚至是8%加工時間，待大規(guī)模量產(chǎn)後成效驚人。
還能搭配Fusion 360平臺的PCB layout功能，未來隨著Fusion 360將逐步走向雲(yún)端，加強(qiáng)協(xié)同操作，只要透過其中AnyCAD功能即可接受、讀取所有品牌CAD圖檔，即使前端CAD軟體設(shè)變也不必再重編加工路徑，而會主動重新計算修改。
以及因應(yīng)加工LED封裝模具時的路徑，雖然比起用一般CAM系統(tǒng)軟體規(guī)劃路徑簡單卻麻煩，達(dá)康科技也提供PowerMILL外掛程式，以協(xié)助客戶自動快速產(chǎn)生路徑、線段來銜接加工位置，估計可縮短40%編程時間。甚至已與國內(nèi)外刀具、刀把品牌製造或貿(mào)易廠商合作建立資料庫，並納入PowerMILL加工鑄鐵、鋼、鋁、銅等不同參數(shù)參數(shù)供初學(xué)者快速套用，或在完成運(yùn)算路徑後判斷是否干涉路徑
最新發(fā)表「智慧機(jī)上量測加工補(bǔ)償」功能程式，則能進(jìn)一步改良PowerINSPECT線上量測功能，不必人工介入，即可在加工前先利用各式測頭定義量測、加工座標(biāo)，以便運(yùn)算，補(bǔ)償3D加工座標(biāo)角度偏斜、中心位移等問題，再回到不同品牌的CNC控制器內(nèi)修正或旋轉(zhuǎn)。等到完成規(guī)劃加工路徑之後，可搭配Fusion 360檢測如圓、凸島、孔等不同特徵，考慮是否須叫回程式，自動回修補(bǔ)償加工路徑和刀具磨耗造成的誤差。
| 圖4 : 達(dá)康科技最新發(fā)表「智慧機(jī)上量測加工補(bǔ)償」功能程式，則可在加工前先定義量測、加工座標(biāo)，以便於運(yùn)算，補(bǔ)償3D加工座標(biāo)角度偏斜、中心位移等問題，自動回修補(bǔ)償誤差。（source:達(dá)康科技） |
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未來還能藉此克服以往如加工複合材料過程，必須耗時循邊去除；以及一旦鑄/鍛造件經(jīng)過熱處理後，造成變形或孔位偏移、毀損模具焊補(bǔ)；甚至是不同量產(chǎn)的工件、夾治具，或經(jīng)RT夾持工件，都會造成難以定義加工座標(biāo)的問題，未來都可利用PowerINSPECT系統(tǒng)自動補(bǔ)償。
此外，半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)前段晶圓擴(kuò)散製程的石英加工應(yīng)用，主要用來承載晶圓，產(chǎn)生高溫反應(yīng)、氣體輸入等用途。由於須採取特殊加工路徑，達(dá)康科技還為此特別加入外掛程式；以及因為IC導(dǎo)線架可用刀徑極小D=0.3mm、硬度HRC 60又高，若依客戶原有CAM軟體運(yùn)算7天僅完成26%，幾乎無法完成。待改用了達(dá)康科技PowerMILL軟體，再搭配Vortex高效率旋風(fēng)擺線加工之後，僅花費(fèi)了19mins運(yùn)算時間。
半導(dǎo)體機(jī)加工業(yè)者建言 工具機(jī)產(chǎn)業(yè)還應(yīng)落實理念互通
然而，由於半導(dǎo)體業(yè)要求快速生產(chǎn)少量多樣產(chǎn)品，每年都會有客戶500~1,000件新品須經(jīng)過開發(fā)評估，所以為了促進(jìn)加工業(yè)提高量產(chǎn)速度、開發(fā)效率就變得很重要，可能每次生產(chǎn)10~20件就要換線；且為了避免工法生變，一旦設(shè)備、環(huán)境改變就可能須要重新認(rèn)證，半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的機(jī)加工廠商現(xiàn)也期盼能引進(jìn)五軸、複合工具機(jī)，來降低搬運(yùn)工件次數(shù)、誤差風(fēng)險，滿足客戶對於省時、高效率的需求，期許能讓工件一上機(jī)就直到加工完成、品檢、出貨。
業(yè)者也認(rèn)同，目前半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)前段製程已幾乎不可能有新供應(yīng)商可介入空間，後段封測設(shè)備機(jī)會相對較大，惟半導(dǎo)體設(shè)備業(yè)者尋求供應(yīng)鏈廠商首要有半導(dǎo)體領(lǐng)域知識、經(jīng)驗，否則寧願找上大陸、東南亞等人力成本更便宜地區(qū)加工；何況是利潤高，也更複雜的表面陽極處理，不容每日色差標(biāo)準(zhǔn)不一，還須要用化學(xué)藥劑徹底清潔表面才能交貨。
另隨著現(xiàn)今加工材料越來越多樣，有別於以往客戶毛利不過18%，為了怕影響管控工廠成本，只能要求刀具cost down。當(dāng)接單的價值越來越高，就越不敢採用廉價刀具，以免產(chǎn)生NG不良品。與臺製工具機(jī)製造廠商的觀念最大差異，在於半導(dǎo)體設(shè)備主攻多樣少量開發(fā)應(yīng)用市場，無法比照大批量加工產(chǎn)品的固定模式思考，還不如選購較貴的國外品牌，較能及時滿足需求。
**刊頭圖（source: elmomc.com）
