智能化、数字化的逐步导入已经是所有制造行业面临的实际问题。而作为工业领域最尖端的技术之一，半导体和电子制造极度复杂。尤其是半导体制造，每个制程步骤的良率都必须接近100%，才能确保最终生产良率维持在可接受的水平。
作者｜wilde 校对｜零叁
集微网消息，智能化、数字化的逐步导入已经是所有制造行业面临的实际问题。而作为工业领域最尖端的技术之一，半导体和电子制造极度复杂。尤其是半导体制造，每个制程步骤的良率都必须接近100%，才能确保最终生产良率维持在可接受的水平。
受限于当前中美科技环境以及全球疫情引发的反全球化浪潮等趋势，供应链的不确定性恐将成为长态，中国科技企业近来更频频遭遇“卡脖子”的绊脚石，走独立自主的建设道路将成为以半导体产业为首的国内科技产业未来的主要趋势。而智能制造能否成为其中的一股助攻力量？业界龙头们已经在用实际行动探索这个领域。
台积电：全世界最复杂的晶圆制造“棋局”需要智能化加持在台积电位于中国台湾南部科学园区的晶圆十八A厂内，仓储库房的员工们可以不必再每天往返于厂区收获码头和工厂无尘室，人工搬运大量的制造所需原物料晶圆。这家全球晶圆代工老大前两天刚刚宣布成功开发全球首创的“晶圆仓储自动化搬运系统”，并已于今年第一季在晶圆十八A厂首先启用。比起强调在人工智能上的投资或是引入了多少智能制造相关的尖端技术，台积电更关注于如何增值作业流程，让运营价值与获利最佳化。而这家晶圆代工巨头认为，其中的关键就是增益人与机台设备的有效整合。根据台积电2019年年报，台积电提供了272种不同的制程技术，为499个客户生产了10,761种不同产品。在专业集成电路制造服务领域的占有率达52%，去年晶圆出货量达1,010万片（12英寸晶圆约当量）。可以想见，在同时承载多样且多量的技术服务下要同步满足不同客户的需求，背后的制造管理与生产技术所面对的挑战之巨。生产设备的管控是另一个巨大的挑战。在如此庞杂的制造规模下，无法完全靠人力完成生产管理。一来物料搬运辛苦且没有效率，二来庞大的决策规模超越人脑可以负荷的极限，因此如何通过自动化以及智能化，有效运用工厂设备产能资源，在保证生产顺利的同时满足不同客户需求，成为台积电近年来一直在探索实践的事。台积电在其2019年年报中指出，公司已开发出精准缺陷侦测分类系统（Precise Fault Detection and Classification System）、先进智慧机台控制（Intelligent Advanced Equipment Control）和先进智慧制程控制（Intelligent Advanced Process Control），实时监控并准确调整制程条件。为达到质量第一和确保高效率和高效能的生产流程，公司开发出精准机台腔体匹配和良率采矿分析（Yield Mining），将制程变异、潜在的缺陷和制程偏离降至最低。同时，台积电又进一步建立了大数据、机器学习和人工智能的架构，系统化整合产线知识和资料科学理论，建构以知识为基底的工程分析，以实践工程效能最佳化。而此次最新公布的晶圆仓储自动化搬运系统，据台积电官方表述，是全球第一座半导体晶圆收货上架的自动化系统。台积电表示，其晶圆十二B厂、晶圆十四Ａ／B厂及晶圆十五A／B厂都将于2021年前陆续导入该系统，其目前正在兴建中的晶圆十八B厂也将同步建置晶圆仓储自动化搬运系统。富士康：智能制造究竟能带来什么效果？在另一个平行空间——富士康工业互联网（“工业富联”）正在对外推广其“灯塔工厂”整体解决方案。工业富联在通讯电子领域实现的“柔性装配作业智能工厂”最近被世界经济论坛选入世界级“灯塔工厂”。在中国内地的嘉兴等地，灯塔工厂的建设已经启动。作为世界上最大的电子产品代工制造企业，富士康几乎承揽了世界电子产品代工订单的70％以上的市场份额，苹果、三星、华为、小米等手机厂商都是其客户。6月29日在富士康工业互联网科技（工业富联）A股上市2周年线上峰会上，工业富联CEO李军旗指出，制造业已经走过了“劳动密集型的传统代工制造”、“高精度零部件的精密制造”与“导入自动化设备的智能制造”三个阶段。下一个十年，制造业将在智能制造的基础上，整合工业互联网平台能力，构成全产业链、全价值链、全供应链的互联互通。李军旗对于智能制造究竟能带来什么效果、产生什么价值做了一番描述。他指出，“我们不是单纯为了追求智能制造或者工业互联网，而是要发挥两者带来的新的生态价值，即通过智能制造和工业互联网为代表的数字化转型来达到提质增效、降本减存，而这种新的生态和模式是可以复制并推广的。”李军旗强调，对于工业富联而言，过去一年，最重要的是确立了“智能制造+工业互联网”双轮驱动战略。根据工业富联联合亿欧智库、腾讯云最新发布的《灯塔工厂白皮书》，目前全球44家工厂获得世界经济论坛认证的“灯塔工厂”的殊荣，其中中国是拥有灯塔认证最多的国家（12家），超越德国（4家）、美国（3家）和日本（2家），营收占到所有灯塔工厂营收的58%，全球排名第一。在2020年初的疫情中，中国灯塔企业展现出了强大的抗风险能力。工业富联指出，基于覆盖全厂的智能制造系统，某家工厂甚至实现工人、工程师不见面生产。在遭遇巨大订单波动、供应链冲击和员工健康安全风险攀升的情况下，这些灯塔企业仍然实现了抗疫、复产两不误。智能制造能否助攻国内半导体、电子产业突破“卡脖子”之痛？近来中国科技公司备受“打压”，其中尤以半导体、电子产业链企业为甚。对于国内科技企业而言，掌握更强大的半导体技术实力无论是重要性还是迫切性都陡然提升。毕竟，美国政府的半导体“断供”威胁已经几乎从“可能”变为“常态”，加上全球各地地缘经济博弈再度激荡，都对产业发展带来更多不确定性。目前，在上游核心芯片、核心电子原材料方面，国内本土制造商仍处在弱势地位，因此国际贸易局势、疫情等外部因素可能因为供应断裂而停产。中科院微电子所所长叶甜春此前就曾公开指出，“中国需要‘升级版的发展战略’，不能再一味追求建厂扩产。下阶段战略是以产品为中心，以行业解决方案为突破口。系统应用、设计、制造和装备材料必须更有力的措施，实现融合发展。”从产值分布来看，与一般行业中低端产品的高性价比不同，半导体行业产值呈倒金字塔分布，高端产品会占据更大的市场份额。因此，在提高企业研发和生产效率、降低生产成本、提升良品率、降低人力依赖等方面有显著性优势的智能制造无疑将成为半导体行业中的一项关键性技术。此外，在电子制造方面，尽管近年来中国已经诞生了若干全球消费电子品牌，但整体制造链条仍大部分处在产品附加值较低的加工组装环节，因此中美贸易、疫情等造成的需求萎缩将影响行业收入、利润以及进出口。于此同时，消费电子行业还面临中国制造高质量发展挑战。上述诸多因素都让中国制造企业转型升级的真实需求愈发强烈，实现端到端价值链优化，产业价值提升和高质量发展也成为中国半导体和电子制造业的新愿景。图源｜网络
