台积电工厂管理专利探索.doc

台积电工厂管理专利探索 IC制造厂商的技术竞争，已从制造层面演进至管理层面。以台湾集成电路制造股份有限公司，即大众简称的台积电为例，其率先将晶圆代工模式发扬光大(晶圆代工经营模式为日本人首创)，这几年面对IDM大厂于制程技术领先的压力下，不断努力提升自身的技术层次，终于得以逐步拉近彼此间技术能力的差距，而在这段技术追赶的过程中，台积电究竟还做了哪些事情，以使其仍保有制造成本降低的优势？这是值得我们深入探讨的课题。晶圆代工，顾名思义，就是制造出客户委托的IC产品。一般而言， 晶圆代工厂通常会遇到客户所委托生产的产品数量不大，而必须在一个工厂内同时制造多种IC产品的情形，而每种IC产品因其使用功能不同，所需的制程条件亦随之而异，加上IC产品制程通常需要经过数百个步骤，无形中提高制造管理上的困难度。面对如此艰难的挑战，台积电致力于管理层面的技术开发，以期能够降低管理成本，进而提升企业竞争力。因此，本文将由台积电于工厂管理的技术层面着手探讨之。首先，简述晶圆代工厂的制造流程；接着，检视台积电于工厂管理上，首开台湾先例之美国专利号第5,778,386、5,826,238、5,841,677号专利，冀望藉由上述三篇专利技术内容与保护范围的研究，一窥台积电在工厂管理专利上的开发情形。晶圆代工制造流程一般而言，当晶圆代工厂收到订单时，晶圆代工就必须立刻进行制造流程的设计与安排，而所需考虑的因素包括：订单产品的数量、产品出货时间、制造步骤与流程订定、预计产品试产（Pilot Run）时间、工厂产能提供状况、产品的急缓性、正式生产的时程管制等等。IC制造厂商如何安排芯片制造的优先次序，并对制造时程加以管制，以便于出货时间前顺利完成所有制程步骤并提高良率，需要经过缜密的考虑与精心的规划。请参阅图一所示之晶圆代工厂流程示意图。举例而言，当晶圆代工厂接获A公司委托制造一万片的a产品时，晶圆代工厂即会衡量自身能力及工厂所能提供的产能，来预估a产品试产所需的时间，并与A公司研商订定产品出货的时间。一旦出货时间敲定后，晶圆代工厂旋即安排试产的各项事宜，包括光罩的制作与确认等。由于同时工厂正进行其它产品的生产，为避免a产品的试产流程干扰到在线产品的生产进度，a产品的试产数量通常是非常的少，然而，a产品的优先权（Priority）却可于试产期间订定。当然，各产品的优先权会在正式生产的过程中，随着产品出货期限的远近而有所变动。一般而言，晶圆代工厂中的优先权乃依据每个产品中每批货的缓急与重要性而定，至少可分为三个等级，分别是Super Hot Lot、Hot Lot、Normal Lot。其中Super Hot Lot是指最紧急的货，当此类货到达时，机台必须净空以供其使用；Hot Lot则是指次紧急的货，具有优先使用机台的权力；Normal Lot则是指一般的货，需依其到达机台的先后顺序，来排队使用机台。图一：晶圆代工厂之流程式意图 (元勤科技整理)接着，当a产品试产成功之后（即a产品有了良率或是良率达到某一程度时，甚至是封装测试后没有问题时），a产品则会进行正式投片生产，其生产所需要的材料也会在此之前完成采购与铺设。一般而言，晶圆代工厂可分为扩散、薄膜、蚀刻、黄光、离子布值、平坦化与清洗等制程模块，而芯片的制造就在这些制程模块中重复进出来加以完成，而每个制程模块通常具有多台相同功能的机台，不同的芯片在进入相同的机台中所使用的制程配方则不一定相同。因此，如何安排芯片制造的优先次序，并对制造时程加以管制，以便于出货时间前顺利完成所有制程步骤并提高良率，则需要经过缜密的考虑与精心的规划。台积电工厂管理相关专利台积电针对工厂管理之相关技术领域，分别于1997年5月21提出「工厂派工之方法及装置」的美国专利申请案。如表一所示，此案随即于1998年11月24日核准20 项申请专利范围(Claims)，其中包含3个独立项(Independent Claims)；而第二项工厂管理专利于1996年4月2提出美国专利申请案，「具优先级考虑之每日目标及机器产能配置的方法」，本案亦于1998年10月20日获得30 项申请专利范围之核准，其中包含3个独立项；而台积电最后一篇美国专利案则于1996年5月28提出，名为「半导体制造厂全面性存量管理系统」，本案亦于1998年7月7日核准20 项申请专利范围，其中包含4个独立项。表一：台积电工厂管理相关专利对照表 (元勤科技整理)台 积 电 工 厂 管 理 相 关 专 利 美国专利号 发 明 名 称 发 明 人5,841,677 工厂派工之方法及装置 Yang, Terry H.Chu, Harry L.