晶圓廠的製造部在做什麼?生產線怎麼排貨?
一句話:晶圓廠的製造部,是讓晶圓照時間一站一站往前走的人。一片晶圓要走幾百道步驟,大部分的時間其實在機台前面排隊。哪一批先上哪一台、機台停了怎麼繞、急件怎麼插,就是製造部每天在做的事。廠裡把其中最核心的那件事叫派工。
製造部跟製程、設備工程師怎麼分工?
同一台機台,三種人看的東西不一樣:
| 誰 | 顧什麼 | 常問的問題 |
|---|---|---|
| 製程工程師 | 機台做出來的東西對不對 | 這一批量出來在規格內嗎?能不能往下走? |
| 設備工程師 | 機台本身會不會動 | 哪個零件壞了?什麼時候修好? |
| 製造部 | 貨有沒有照時間往前走 | 這一批在哪裡?下一步上哪一台?來不來得及? |
前兩種的差別,可以讀「製程工程師和設備工程師差在哪?」。製造部不決定機台照什麼條件跑(recipe),也不修機台;它看的是整條線的「流量」。機台一亮紅燈,常常是輪班顧線的人第一個看到:先照異常處置流程 OCAP 把該停的停住、該擋的貨擋住,再通知工程師。線上實際操作機台的多半是技術員,他們跟工程師差在哪,可以讀「技術員和工程師差在哪?」。
還有一個常被搞混的:生管。生管排的是「這批貨什麼時候要做完、什麼時候出貨」,製造部要做的,是在廠裡把貨真的推到那裡。一個像排行程,一個像開車。
派工是什麼?
想像一間很忙的餐廳廚房:很多桌在等,爐子只有幾口。先煮哪一桌,會影響每一桌要等多久。派工就是晶圓廠的這件事:決定哪一批貨先上哪一台機台。
晶圓廠比廚房更難排,有三個原因:
- 同一片會一直回來:晶片是一層一層疊上去的,每疊一層,晶圓就要回到黃光、蝕刻這些區再走一次。所以剛放上線的新貨和快做完的老貨,常在搶同一台機台。
- 不是每一台都跑得了每一批:有些貨只能上特定幾台,換一台不行。
- 機台會停:當機、保養,或正在跑測試用的晶圓,那段時間就不能放貨。
多數晶圓廠不是事先排好每一步,而是由派工系統照規則當場決定下一批是誰:先來先做、交期近的先做,或比一比「離交期還剩多少時間」和「還要做多久」。每種規則各有取捨,沒有一種在每個數字上都最好。所以平常交給系統,出了狀況才要人來調。
怎麼決定先跑哪一批?
人要動手的時候,通常是下面幾種狀況:
- 急件:Hot lot 每一站都排最前面。但急件走得快,是別的貨讓出來的;研究發現,急件一多,一般貨的生產時間就會明顯拉長。所以急件不是開越多越好。
- Q-time 快到了:有些步驟做完,下一站要在時間內開始,不然要重做,甚至報廢。快到期限的貨要先排;更好的做法是反過來想:下一站還沒空,上一站就先別做。為什麼有這個期限,可以讀「Q-time 是什麼?為什麼晶圓不能放太久」。
- 機台狀況:一台停了,後面排的貨要分給還能跑的機台;只有那一台跑得了的,就只能等它修好。保養排在哪一天,也會改變明天的貨要先往哪裡放。
- 下一站會不會塞:一次把貨全推出去,下一站也排不完。有些機台一次可以放好幾批,例如高溫的爐管,還要決定是等湊滿再開,還是先開。
這些消息都匯到製造執行系統 MES:每一批在哪一站、什麼時候做完、下一步去哪裡,都記在那裡。
Move 和 WIP 在看什麼?
製造部每天追的,是看板上的兩個數字:Move 和 WIP。
- Move:一片晶圓做完一站,算一個 move(有的廠用一批算)。今天的 move 多,代表貨在往前走。
- WIP:work in process,直譯是「還在做的東西」,指線上還沒做完的貨。
這兩個數字要一起看。線上的貨和「每片要待多久」之間,有一個簡單的關係:線上的貨 = 每天做完的量 × 平均每片要待幾天。假設一條線每天做完 1,000 片,線上有 30,000 片,平均一片就要待 30 天。每天做完的量不變,線上的貨堆得越多,每一片就等得越久。所以「多放一點貨進去」,不一定會讓東西更快出來。
Move 也有它看不到的地方:每一站都算一個,不管那一批急不急。把好做的站多推幾批,數字很好看,卡在停機機台前的急件卻一步都沒動。所以看板上除了 move,還要看貨卡在哪幾站、哪幾批快到 Q-time。
輪班和交接在交什麼?
晶圓廠 24 小時不停,原因可以讀「晶圓廠為什麼 24 小時不停?」。顧線的人常是 12 小時一班、幾組人輪流,所以一天至少要換兩次手。
所謂交接,交的是「還沒結束的事」:哪台機台停著、在等誰;哪一批被 hold、原因是什麼、誰要決定;哪幾批的 Q-time 快到了;急件現在在哪裡。職業安全的公開指引建議,交接要當面、雙向,書面和口頭都要有,讓接手的人能當場追問;換班時還有機台在修,更要講清楚。班越長,越要靠寫下來的那幾行。
在 fab24hr 裡
在 fab24hr,按「進廠」、選「打工人的一天」,在「今天你是」卡片上點「量產廠」、左右滑到「製造部」。你顧蝕刻區,每一班都會打開派工看板:點一批貨、再點一台機台,看 Q-time 一路倒數,還有「計畫」和「實際」做完幾片的兩條線。深夜班,蝕刻機 ETCH-03 在 02:47 亮紅燈,要照 OCAP 打給 on-call 的工程師,還是先按 reset,你決定;接著排好清洗機前的四批,再寫交接單。早班,ETCH-03 的 A 腔停著,後面 9 批要分給還能跑的腔體和機台,晨會上要報 move 的數字,還要說服學長,把他正要拿來做實驗的機台先讓給一批 Q-time 快到的貨。午班,生管打來一批超級急件,天花板上的天車又剛好停了。晚班,交接單上五行都對,卻少了一批。有時候還會遇到技術員請病假、派工系統斷線。同一張卡片上也有生管的位子。遊戲裡的公司、人物、機台編號、批號和數字都是虛構的;製造部在做什麼、派工怎麼排,照公開的一般資料寫,實際的分工每家公司不一樣。
在遊戲裡你會在哪裡遇到它當量產廠的製造部,每一班都會打開派工看板:把一批一批貨排進機台,看 Q-time 倒數、急件插隊,還有「計畫」和「實際」做完幾片的兩條線。
在 fab24hr 裡當一天製造部:機台半夜亮紅燈、急件下午插進來、交接單少了一行,貨還是要往前走。
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