問題定義與分析

本文所探討之一元化代工服務模式與朱氏[10]所提之環境相同，皆以 台灣積體電路公司(Taiwan Semiconductor Manufacturing Company; TSMC) 現行之一元化代工服務模式為研究對象，其服務模式如圖3- 1 所示。晶圓 製造業者承接 IC 設計業者之訂單後，除須負責本身的晶圓製造階段外，

尚須統籌安排後續製程階段之外包與監督工作，後續製程階段包括晶圓針 測、晶圓封裝及最終測試。在此服務模式下，晶圓製造業者即成為 IC 設 計業者在製造方面的唯一對外聯絡視窗，須對最終出貨至 IC 設計業者之 產品負責。承上所述，晶圓製造業者不僅須顧及自身製程階段之品質與交 期，亦須針對其後續製程階段進行有效地控管，使訂單能如期如量地交至 客戶手中。因此，此一服務模式使晶圓製造業者所面臨的生產規劃問題，

由單一晶圓製造階段擴展至整個半導體後段供應鏈的多個製程階段。

圖3- 1 台灣積體電路公司現行之一元化代工服務模型[15]

在本文所研究之半導體供應鏈環境中，晶圓製造業者旗下可擁有多座 晶圓製造廠，而其後續各製程階段亦可包含多家代工廠商，包括晶圓針測 廠商、晶圓封裝廠商及最終測試廠商，如圖3- 2 所示。在此環境下，晶圓 製造業者即可將旗下多座晶圓製造廠之外包產品加以彙整，並利用整合後 之大量訂單向承包廠商取得數量折扣等價格優惠，以求得晶圓製造業者旗 下多座晶圓製造廠之全域最佳解(Global optimal)，而非僅僅單一晶圓製造 廠之區域最佳解(Local optimal)。

圖3- 2 半導體後段供應鏈之生產環境[25]

晶圓製造業者為執行高品質且低成本的一元化代工服務，須考量晶圓 製造業者可提供客戶之訂單服務類型、後段代工廠商之生產相關限制及其 可提供之數量折扣、多元代工方案。此外，為確保一元化代工服務之穩定 度，進行生產規劃時亦須考量各製程階段各製程規格之每月預測需求、同 一製程規格之預定承包廠商最低家數，以及配置量須佔該製程規格月需求 量之最小比例。本節將針對上述各項考量因素進行詳細說明。

3.1.1 晶圓製造業者可提供客戶之訂單服務類型

一般而言，完成晶圓製造階段之半成品須依序經過晶圓針測、晶圓封 裝及最終測試等三階段製程，始能成為 IC 設計業者所需之最終成品。然 而，基於下列兩項因素[10]，使 IC 設計業者委由晶圓製造業者代工之一元 代工服務訂單，在某些特定製程階段會自行外包至值得信任或長期合作的 廠商，而不願全權交由晶圓製造業者安排。

(1) 部分製程牽涉產品機密

在晶圓針測與最終測試階段，為檢測產品之電性及電路功能是否正確 無誤，IC 設計業者須將其產品之相關資訊透露給承包廠商，故有機密外洩 的疑慮。

(2) IC 設計業者希望自行監督部分關鍵製程

由於IC 設計業者須對其自身客戶負責出貨產品之良率與品質，故部分 IC 設計業者會選擇在最終測試階段上親自把關，以確保產品之最終出貨品 質。再者，部分 IC 設計業者為改善其產品之設計與製程良率，會在某些 特定或關鍵製程上親自監督與執行。

承上所述，IC 設計業者委由晶圓製造業者代工之訂單，應可依其需求 選擇所需代工之製程階段，而不須完全經過後段製程的每一個階段。為滿 足上述 IC 設計業者對於各種代工型態的需求，一元化代工服務可提供之 訂單類型亦須具有相當的彈性，故晶圓製造業者可供 IC 設計業者選擇之 訂單類型可分為以下三類，各類型訂單之投入與產出階段如圖3- 3 所示：

(1) 單階段訂單：提供單一製程階段之服務(晶圓針測、封裝或最終測試)。

(2) 兩階段訂單：提供連續兩製程階段之服務(晶圓針測與封裝、晶圓封裝 與最終測試)。

(3) 三階段訂單：提供全套之後段製程服務(從晶圓針測、封裝到最終測 試)。

圖3- 3 各類型訂單之投入與產出階段

然而，如此高度彈性化的服務卻也使晶圓製造業者所面臨之生產規劃 問題變得更為複雜。

3.1.2 後段代工廠商之生產相關限制

晶圓製造業者在進行一元化代工服務之生產規劃時，須對各後段代工 廠商進行品質能力評估以將其納入候選之代工廠商名單，同時考量各後段 代工廠商之生產相關限制，確保一元化代工服務之生產規劃可有效地執 行，以提供實際可行之優質代工服務。因此，本文所考量之代工廠商生產 特性及其相關限制如下所示：

(1) 代工廠商所涵蓋之製程階段

部分代工廠商僅能處理單一製程階段，而有些資本額較大的代工廠商 晶圓針測 晶圓封裝 最終測試

晶圓針測訂單

晶圓封裝訂單

最終測試訂單

(晶圓針測＋晶圓封裝)訂單

(晶圓封裝＋最終測試)訂單

單階段訂單兩階段訂單三階段訂單

(晶圓針測＋晶圓封裝＋最終測試)訂單 (1)

(3) (2)

則可同時涵蓋兩階段以上的製程，例如南茂科技(ChipMOS Technologies Ltd.)具備晶圓針測、晶圓封裝等製程階段；日月光半導體 (Advanced Semiconductor Engineering Inc.)具備晶圓封裝、最終測試等製程階段；矽品 精密工業(Siliconware Precision Industries Co., Ltd.)則兼具晶圓針測、晶圓封 裝及最終測試等製程階段[25]。

(2) 代工廠商所具備之製程規格能力及各製程規格之承包單價

本文所指的「製程規格能力」表示可加工某一製程規格產品的能力。

因此，若一代工廠商擁有某一製程規格能力，即表示該廠商可承包該製程 規格的產品。相對地，在進行某一製程規格的訂單分配時，僅能將該訂單 分配至具有對應製程規格能力的代工廠商進行加工。

由於半導體產業之產品種類日新月異，即使在同一製程階段下，其製 程規格亦時常汰舊換新，迫使各代工廠商必須不斷地提升或擴充其所具備 之製程規格能力，以因應市場趨勢或提高其生產彈性，然而基於公司規 模、市場區隔、競爭策略等考量，不同代工廠商之間會存在著製程規格能 力上的差異，且各代工廠商對於各製程規格之訂價策略亦會有所不同。

(3) 代工廠商各製程規格之產量上限

各代工廠商於一段期間內可提供每一製程規格之外包數量有限，此限 制與該代工廠商之廠房大小、機台數量、附屬資源及相關零組件數量等有 關。依目前之半導體產業現況，後段代工廠商的產能通常較晶圓製造廠充 足且具有高度的彈性，以便因應市場之需求波動。

(4) 代工廠商承包各製程規格訂單所需之生產週期時間

本文將「生產週期時間」定義為一訂單從投入代工廠商到產出並運送 至下一代工廠商所需之時間。由於競爭策略、機台效率、管理方式等差異，

各代工廠商承包各製程規格訂單所需之生產週期時間可能不盡相同。

3.1.3 後段代工廠商所提供之數量折扣

在晶圓製造業者所主導之一元化代工服務模式下，為確保後段代工廠 商產能足以提供中長期各階段各製程規格之每月預測需求，晶圓製造業者 會執行產量配置規劃以便向各代工廠商預定各製程規格之每月代工量。在 此規劃階段，各代工廠商會利用「數量折扣」來吸引晶圓製造業者將規劃 幅度內同一製程規格之外包數量提高。換言之，每一廠商會依規劃幅度內 同一製程規格的總承包量來決定該製程規格的承包單價；總承包量越大則 承包單價越低。此舉不但可使承包廠商藉由薄利多銷的方式增加其營利，

亦可大幅降低生產管理的複雜度，同時確保其訂單及產能安排上的能見 度，有助於制定後續之接單策略，並預先安排機台設備等相關資源以因應 晶圓製造業者之需求。相對地，晶圓製造業者為降低其總外包成本，亦會 將大量且相同製程規格之需求配置於同一代工廠商，以取得該承包廠商所 提供之數量折扣。

然而，若某月交付給某一代工廠商某一製程規格之總訂單量未達預定 配置量，即表示晶圓製造業者未能依約定之配置量給予足夠之訂單，則容 易使得各後段代工廠商的配合意願降低，影響一元化代工服務之服務品質 降低或導致失敗風險提高。因此，若某月分配至某一代工廠商某一製程規 格的總訂單量比預定之配置量低，則晶圓製造業者即須支付因信用損失所 造成之懲罰成本。

本文將「數量折扣」定義為：一定期限內允諾或交付某代工廠商生產 一定數量以上之相同性質產品時，承包廠商會根據該產品之總承包量提供 適度的價格優惠。在本文之一元化代工服務環境下，各代工廠商會預先為 各製程規格設定多個數量區間，以因應各製程規格之承包量大小來進行訂 價。每一數量區間皆有一最低及最高承包量，且分別對應至各自的「價格 等級」，而各代工廠商會給予各「價格等級」不同的「承包單價」；本文將 承包量越大的數量區間所對應之「價格等級」級別設為越大，故承包廠商 會將「價格等級」級別越大之「承包單價」設為越低。上述中，因總承包 量增加而引發之單價差距即為「數量折扣」，如圖3- 4 所示。

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圖3- 4 數量折扣中「價格等級」與「總承包量」之間的關係

3.1.4 後段代工廠商可提供之多元代工方案

代工廠商可提供一訂單之代工方案大致能分為兩種[10]，本文將其分 別定義及說明如下：

(1) 單階代工方案：代工廠商僅加工一訂單之單一製程階段，待該一製程 階段加工完成後，即視其訂單需求移轉至其它廠商進行後續製程或出

(1) 單階代工方案：代工廠商僅加工一訂單之單一製程階段，待該一製程 階段加工完成後，即視其訂單需求移轉至其它廠商進行後續製程或出