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1、半導體工廠實務管理講師: 游振忠 經歷 東海大學化工系、交通大學工業工程與管理研究 所 清華大學工業工程系半導體概論講師 自強基金會半導體工業工程實務研習班講師 旺宏電子晶圓一廠/二廠製造部部經理 旺宏電子晶圓三廠製造部兼作業服務部部經理 現任： 旺宏電子製造中心專案部經理E-mail: .tw*Agenda半導體產業介紹 製造流程簡介 半導體製造廠生產線管理 300mm(12吋) FAB 介紹 IE background人員扮演的角色 升學?就業?*半導體產業簡介電子工業的主要元件半導體原自1950年代由德 州儀器所發明之積體電路, 2000 WW營收達2000 億美元 台灣半導體製造業自1
2、982年聯電量產以來至 2000年產值已超越160億美元，為全世界第四大 製造中心 台灣目前擁有晶圓製造廠的公司計有台積電、 聯電、旺宏、華邦、茂德、茂矽、力晶、南亞 科技、矽統、漢磊、立生等*In Billions of Dollars-8.6%-8.4%-33%-17%Source: IDC, December 2001半導體產品市場年銷售成長率*台灣半導體製造產業特性Wafer capacity increases rapidly. Leading manufacturing effectiveness and efficiency. Fast technology implementa
3、tion License and development Co-operate with equipment vendors. 3 types of IC manufactures : Foundry, DRAM, IDM( Integrated Device Manufacturing) .*Infrastructure of Taiwan IC IndustryDesign House140Substrate15Photo Mask4Testing37Lead Frame13Packaging48IC Fab16Blank Wafer8Chemical20Source:EROS/ITRI
4、IT IS Project (Mar. 2001)Our focus*Non-volatile MemoryMask ROM EPROMEEPROMOTP ROMMTP ROMFlashNVRAMMOS MemoryVolatile MemoryDRAMSRAMOTP : One Time Program MTP : Multiple Time Program(1k cycles) “FLASH” means that electrical erasure in the system is for either thewhole memory array or for blocks of it
5、.記憶體產品類別說明*IC 製造之特性與指標IC FAB 特性 高成本, 其中約 70-80% 為設備支出 製程流程複雜 精密度高, 相對設備與製程穩定性控制不易 利潤來自高毛利率ROI =Income/ Invested Capital=Income/Sales Revenue * Sales Revenue/Invested Capital Sales MarginCapital Turnover*生產製造流程簡介*半導體生產流程示意圖*晶粒 封裝電路前段製程後段製程半導體製造程序晶圓晶粒封裝電路測試電路晶片製造晶片針測封裝最終測試*清洗(cleaning)清除製程中所產生殘留之微塵 。
6、氧化(Oxidation)、沈澱(Deposition)、金屬鍍膜 (Metallization)1.以氧化層作為隔離。2.利用電漿增強式化學氣相沉積法(PECVD)的技術沈積氮化矽，用 來隔絕氧氣與矽的接觸，以區分出元件隔離區。3.即是在晶圓表面添加金屬層沉積。 微影技術(Lithography)將設計好的圖案從光罩或倍縮光罩上轉印到晶圓表面的光阻上時 所用的技術，也是整個晶片生產流程中最複雜的作業，而且需要精密度 相當高。 薄膜蝕刻(Etching)蝕刻是一種移除晶圓表面的材料以達到IC設計需求的製程。製程說明(1/2)*離子植入(Ion Implantation)利用離子束電流量及施加之
7、電壓的控制來掌握摻雜的濃度與深度， 設置(set up)時間從幾分鐘到幾小時 。去除光阻(Photoresist Strip)蝕刻製程結束之後，光阻已完成其之任務故必須被剝除。檢驗測量(Inspection and Measurement)點檢及測量不良品。測試(Testing)藉由不同電腦控制器所產生之溫度予以測試，以判定IC能否正常運 作。製程說明(2/2)*Bai and Gershwin (1990)4、Hughes and Short(1986)36影響半導體製程的因素複雜的生產流程(Complex Product Flows) 隨機的良率分佈 (Random Yields) 各種不
8、同設備因素(Diverse Equipment Characteristics) 設備故障時間(Equipment Downtime) 舊產品與新產品共用設備產生衝突 (Production and Development in Share Facilities) 資料管理與維護(Data Availability and Maintenance)*Wafer 成品*顯微鏡下的IC 一角*CMOS Cross- Section Profile Structure*IC FAB 實況*生產線管理的目的Performance indices of a manufacturing systemQua
9、lity Cost Delivery QCD*Quality: Yield Cost: Utilization Rate Efficiency Wafer Out Delivery: Wafer Out CIP/CVP Turn Ratio(Days/Layer)半導體製造業生產線重要指標*人員管理 作業改善 生產控制半導體製造管理的內容*Semiconductor Industry:生產線管理- 作業人力之決定COSTLabor Machines Production ProcessMulti-Criteria: nWorkload(WL)nMachine waiting time;wait
10、 for labor (WFL)ThroughputHeadcountCapacity Loss OverstaffedOptimumOverstaffedCapacity LossMax. Throughput*0%ProductionDownGAPNo product = 10%100%60%80%No operator = 7%Other = 3%Why “No operator”? - Not enough operator - Assisting other tools生產線管理- 作業人力之決定*管理:技術 or 藝術?What is your management style?
11、生產線上所帶的直接人員: 性別:女性為主 年齡：18-38(?)歲 上班形態:四班二輪(07-19)，全年無休 管理的改變: 舊人類 新人類 新新人類 如何激發團隊能力 員工評價的標準 拼命工作or 有效率與做動腦筋的工作(Do the thing right or do the right thing?) 團隊士氣人員管理*現場的管理現場管理的著眼點:Safety: Safety is No. 1 Quality:降低不良,提高品質,減少異常,減少變異 Cost:降低費用,減少工時,減少材料 Efficiency:生產力,產量,時效性,改善交期,改善自動化 Mis-operation:減少失
12、誤,防呆 Control:標準化,達成標準,採取對策,管防止再發,作業稽 核 Training:教育訓練,提昇能力 Environment:環境改善,人因工程工廠佈置 Morale:人際關係,人員管理,提昇士氣 Development:溝通協調,交流,發表觀摩*晶圓廠生產管理的特性製程步驟多且複雜 - 如何預估與控制準確的交期? 製程具回流(Re-entry)特性 - 如何管理瓶頸機台的 loading? 機台昂貴製程精密度高,穩定性差: Efficiency 要求 Machine limitation Back up machine arrangement “Bonding” product
13、ion request 產品組合複雜且流程不同 Wafer start/Order arrangement 如何管理瓶頸機台的 loading 如何 control 不同 product 之 cycle time 製程技術世代交替迅速*生產管理假如: 市場的預估是準確的,客戶不會任意的改變訂單 製程是穩定的 機器不會有預期的當機 員工不會任意的離職或缺席 員工具有最完整的訓練及完全依照規定運作 物料的供應永遠 Just in Time 所需的資料是隨手可得且完整正確無誤的 那麼: 生產線的管理將如“桌上捏柑”一樣容易(really?)*但是. 市場的變化總是出乎意料 計劃常常在變動 不穩定的環
14、境總是在發生 老闆永遠不滿足的要求: -Cycle Time 太長 -機台產能使用率太低 -外在的變化的確是個問題但 交期仍應 100% 準確這就是生產線管理者存在的價值生產管理*生產管理-永不改變的戲碼老闆一成不變的菜單-魚(Utilization)加熊 掌(Cycle Time) Utilization:Cost 的化身 Cycle Time 的重要:快速的反應 因應短交期的訂單 因應交期的調整改變 降低 wafer inventory cost 品質異常影響的降低 市場應變力 客戶需求C/TUtil*IC 製造管理變因控制投料控制: 派工法則: *如果在工廠使用同一種投料控制方法的情形下
15、，派 工法則將只有10%以內的降低總流程時間績效，但若將 派工法則結合投料控制，則其降低總流程時間的績效將 可達到35%-40%。 Wein【1988】Littles Law : L= L= average inventory =arrival rate =cycle time生產管理*由 Littles Law 所得到降低 cycle time 的方 法降低 inventory:投片控制 ,JIT,降低 lot size,派工系統 增加 capacity: 提昇 up time/efficiency/utilization,foundry 增加機台 減少 loading:良率提昇,降 低 r
16、ework,生產管理*批量思維節省單位成本節省每單位的換線成本節省每單位的庫存成本增加批量減少批量有效的產出增加瓶頸機台的產出降低 Cycle Time增加批量減少批量*TOC TOC(Theory Of Constrain)Bottleneck目的: 如何使工廠產出最大,做對工令且保持對低的在製品存貨定義: CCR: Capacity Constraint ResourceNCCR: Non Capacity Constraint ResourceDrum: 生產節奏 Buffer: “Time Buffer” to protect CCRRope: 下料節奏 *TOC 的改善步驟找出系統的瓶頸所在充分利用系統瓶頸非瓶頸系統應完全配合系統瓶頸
