半導體一元化代工服務之相關文獻

吳氏[15]與邱氏[11]等學者指出，對 IC 設計業者而言，一元化代工服 務可省去許多下單、跟催與監督的繁雜工作，讓 IC 設計業者不須耗費過 多時間及成本在不具附加價值的事務上，可更加專注地發展其核心競爭 力，同時該服務可縮短其新產品所需之生產週期時間，有助於即早搶奪市 場佔有率；對代工業者而言，此服務模式不但能增加客戶下單的誘因，甚 至可創造更多的附加價值，故在當前競爭競烈的環境下此一優勢更顯重 要，目前已有許多代工業者提供其客戶此項服務，包括台灣積體電路公司 (Taiwan Semiconductor Manufacturing Company; TSMC)、聯華電子公司 (United Microelectronics Corporation; UMC) 及 特 許 半 導 體 (Chartered

Semiconductor Manufacturing; CSM)等[6][18][23]。

然而，一元化代工服務雖能為IC 設計業者提供較佳的服務，卻也將 IC 設計業者原本繁重的作業移轉至提供此項服務的代工業者身上，使得代工 業者遭遇生產管理方面的諸多難題。因此，眾多學者分別站在不同代工業 者的立場，針對執行一元化代工服務時所面臨的生管問題進行研究，以尋 求或提出一有效的解決方案。

吳氏[15]提出，雖然晶圓製造業者所提供之一元化代工服務可減輕 IC 設計業者的負擔，但當時國內此一服務佔晶圓製造業者實際接單的比例仍 不算高。因此，該研究利用訪談、問卷調查及限制理論等工具，探究IC 設 計業者與晶圓製造業者在一元化代工服務上的合作問題，同時分析此項服 務模式較適合在哪些條件或環境下執行。經該研究分析指出，一元化代工 服務並非在任何情境下皆可適用，且該研究進一步建議適用一元化代工服 務之條件為：

(1) 非新研發之產品：因新研發之產品在設計或後段製程技術上還未趨成 熟，易造成製程良率的下降或不穩定。

(2) 穩定之產品：產品已趨成熟，製程相當穩定且良率可達一定水準。

(3) 少樣多量之產品：製程較具一致性，在生產規劃或作業上較好安排。

(4) 需求變動較少之產品：若需求變動頻繁，將造成訂單交期須時常更動，

導致生產規劃不易且服務品質降低。

(5) 相互信任之客戶：IC 設計業者干涉過多將會造成執行上的困難，導致 事倍功半。

(6) 良好之價格分享模式(Profit sharing model)：若能訂定出一套完善的「成 本利潤分攤/分享模式」，讓晶圓製造業者與 IC 設計業者皆能藉此互 利共生，使得彼此合作更為順利。

邱氏[11]認為，在晶圓製造業者提供IC 設計業者一元化代工服務的情 況下，即須竭盡所能地滿足IC 設計業者各項嚴苛的要求，其中又以準時 達交最為重要。因此，該研究利用「限制理論(Theory of Constraints; TOC)」

與「關鍵鏈專案管理(Critical Chain Project Management; CCPM)」的觀念來 建構半導體供應鏈的模型與架構，提供晶圓製造業者一個監控機制來保護 其訂單之交期表現。其中，「關鍵鏈專案管理」包含兩項基本觀念：「專 案緩衝」與「緩衝管理」；前者可用來估計訂單之交期，而後者可當成訂 單監控的機制，以確保其訂單能夠準時達交。該研究以新竹科學園區一家 知名半導體廠商為研究個案，利用eM-Plant 來設計模擬實驗，最後提出三 點結論：

(1) 在研究個案中，利用「專案緩衝」計算交期的正確性雖未達預期成效，

但若配合「關鍵比例(Critical Ratio; CR)」進行判斷，則效果十分良好。

(2) 在使用「先進先出法(First In First Out; FIFO)」所得之平均加工時間做 為交期基準下，將使用「專案緩衝」加「關鍵比例」相互配合之方法與 僅使用「關鍵比例」之方法相比，前者之達交率與產出績效較佳。

(3) 驗證Dr. Goldratt 將「專案緩衝」切成三等分是合理且可行的。

吳氏[16]與李氏[13]提出，在晶圓製造業者所主導之一元化代工服務 下，晶圓製造業者須面對眾多承包廠商與上千種產品，故如何即時檢測出 製程中可能導致訂單交期延誤的突發狀況，並在最短的時間內進行妥善地 處理，將嚴重關係著晶圓製造業者提供此一服務的競爭優勢。然而，以往 晶圓製造業者監控後段代工廠商的製程進度，多是根據代工廠商定期的在 製品資訊與經驗法則來進行評估，並無一套明確的管理機制予以控管，故 仍常有訂單延遲達交的情況產生。

針對上述問題，吳氏[16]建立一套「產出預警機制」，包括產出預估模 組、產能負荷評估模組、延遲預警判斷原則及延遲資訊回饋系統。該預警 機制可幫助晶圓製造業者即時做出正確的決策，以避免訂單交期延誤。李 氏[13]則建構一套「半導體供應鏈體系之例外事件管理雛形系統」，其主要 概念在於整合半導體後段製程委外產品之生產資訊，包括生產週期時間、

料況、委外廠每日實際產出等，並藉由例外管理系統與後端資料分析機制 管控針測廠、封裝廠及最終測試廠之生產實況與供應鏈間之例外事件。以 上研究經由各自驗證結果指出，其所提出之機制或系統可即時掌控各訂單

狀態並適時發出警報，讓晶圓製造業者能適時介入進行危機處理，以確保 一元化代工服務之整體績效。

Hsu et al.[6]指出在低利潤的市場環境下，半導體後段業者將難以獨立生 存，故企業多藉由內部整合或利用協同式規劃形成策略聯盟(Strategic alliances)，以取得更多的競爭優勢。該研究從封測業者執行一元化代工服 務 的 立 場 ， 提 出 一 「 融 合 作 業 基 礎 成 本 之 協 同 式 生 產 規 劃 系 統 (Activity-Based Costing Collaborative Production Planning System;

ABC/CPPS)」，幫助生產規劃者在協同式生產的環境下，評估半導體後段 一元化代工服務在訂單投入產線初期之生產利潤(Profit)，並利用「述詞/

擬轉網路(Predicate/Transition net; Pr/Tr net)」來模擬及執行作業基礎成本模 式，以考量生產線的動態特性(Dynamic characteristics)。該研究利用財務衡 量的方式-「利潤」來評估規劃結果，以檢視封測業者之投料策略與派工法 則的適當性，並與企業的財務觀點相互結合。

Guo et al.[5]認為在一元化代工服務模式下，及時達交(On-time delivery) 是追求顧客滿意度的基本且重要條件，而是否能準時交貨端視後段代工業 者之績效而訂。然而，不可避免的生產變異將使得後段代工業者難以維持 或改善其績效與目標，其中績效包括生產週期時間(Cycle time)、有效產出 率(Throughput rate)及交期準確性(Due-day accuracy)。因此，該研究站在封 測代工業者的立場，提出一「例外管理模式(Exception management model)」

為上述多項互相衝突的目標找出一折衷之解決方案。該研究主要可分為三 大部分：

(1) 提出一整合之績效指標，以解決多項績效衡量的問題。

(2) 設計一「可允許之在製品變異水準(Available WIP Deviation Level;

AWDL)」之設定模式，以取得適當的「可允許之在製品變異水準」來 啟動例外管理措施。

(3) 提出一修正措施，使異常的在製品水準回復正常。

最後，該研究建構一模擬模式來驗證其所提出之在製品例外管理模式，

結果顯示該模式有助於後段代工業者設定適當的例外狀況啟動條件，並同 時降低不確定性因素的發生，以達成更好的交期績效。

Chung et al.[3]指出在半導體生產之一元化代工服務(Semiconductor production turnkey service; SPTS) 下 ， 同 時 整 合 生 產 與 運 輸 規 劃 (Collaborative production-distribution planning)是極為重要的實務問題。此 外，為降低供應鏈之生產成本與生產週期時間，該研究認為應由晶圓製造 業者負責執行一元化代工服務之生產與運輸規劃。因此，該研究以晶圓製 造業者的立場，提出一整合生產與運輸規劃之整數規劃模式。模式中同時 考量多樣產品、多階段製程，以及多家具有不同製程規格能力之外包廠，

以最小化總成本為目標，求解最佳之生產與運輸規劃。然而，當問題變得 與現實環境一樣複雜時，該模式即無法在有效的時間內進行求解。為解決 此一問題，該研究將其問題情境轉換成網路模式中的旅行者購買問題 (Traveling Purchaser Problem; TPP) ， 並 修 改 一 現 存 之 啟 發 式 演 算 法 (Generalized-Saving Algorithm; GSA)來進行求解，期能在有限的時間內解 決複雜的實務問題。經數值實驗證明，該研究所提供之啟發式演算法可顯 著地提升其解題的效率，並求得良好的解。

朱氏[10]提出，在晶圓製造業者所提供之一元化代工服務體系下，對於 提供訂單給後段代工廠商的晶圓製造業者而言，若沒有固定的後段協同夥 伴，將因無法預定後段製程產能而增加逾期交貨的風險；相對地，對於承 包訂單的後段代工廠商(針測廠、封裝廠與最終測試廠)來說，在無法取得 晶圓製造業者長期下單的允諾下，僅能就短期之訂單進行篩選，不但使得 後段代工廠商須面臨頻繁的接單作業，也會因為無法掌握客戶的動態而無 法提供進一步的服務。因此，為提供IC 設計業者優質的一元化代工服務，

晶圓製造業者與後段代工廠商都應存在著實質的合作關係。

然而，受限於簽約後所引發之監督與跟催等固定成本，晶圓製造業者

無法與全部後段代工廠商進行策略聯盟，因此晶圓製造業者即須慎選其協 同生產之夥伴，找出最具競爭力的協同廠組合，並妥善地規劃後段代工廠 商之中期、短期生產規劃，以提供穩定可行之一元化代工服務，朝向持續 獲利的目標邁進。承上所述，該研究提出一「半導體後段一元化代工服務 之生產規劃模式」，其中包括下列三項模組功能，茲將分別簡述如下：

(1) 產量配置模組：用來因應中期之產能規劃問題。其考量半導體後段供 應鏈之多階多廠環境、各代工廠商之生產特性、每月各產品之需求波 動等，以最小成本為目標，利用數學規劃模式求解各代工廠商之預定 代工數量，確保後段代工廠商足以提供適當的產能以應付其預測之訂 單需求。

(2) 訂單分配模組：用來解決短期訂單分派問題。除考量「產量配置模組」

(2) 訂單分配模組：用來解決短期訂單分派問題。除考量「產量配置模組」