改變 DRAM 產業系統資源瓶頸的定義

1. 問題在哪裡，要改變什麼?

上階層管理者為避免庫存減少，因此於新/舊製程轉換時，所訂定的產出目標與轉換 前相同。這樣生產模式下辨識瓶頸的依據是以資源平均產能負荷(Loading)或利用率

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(Utilization)作為依據，用以規劃總時程內平均產能負荷最高者為瓶頸資源，然而在 新/舊製程轉換期間依循此生產模式會造成下列問題:

(1). 新/舊製程轉換初期，系統資源瓶頸經常會落在舊產品上，因此生產線的產能調 配仍會著重於舊產品，導致新產品導入速度緩慢。

(2). 在新/舊製程轉換時，原本加工舊產品的部分機台必須改造(Retrofit)才能給新製 程產品使用，這些機台的改造時程從 3 天至 1 個月不等，但因為系統資源瓶頸 錯估，讓原本預計 Retrofit 之機台的時程延後，如此會拖延到世代交替的時程。

如圖 4-1 所示，新產品 D 經歷了 10 個月才轉換完成。因此我們要將原本新/舊製程轉時 的系統資源瓶頸以規劃總時程內不論新/舊產品之平均產能負荷最高者為瓶頸資源的定 義做改變。

2. 對策在哪裡，要改變成什麼?

目前 DRAM 產業處於市場快速變遷的環境，各 DRAM 廠最重視的議題就是技術世 代要比競爭對手新，這樣的產品成本就會比競爭對手低，所以上階層管理者所要做 的決策就是要確定在最短的時間內將新/舊製程轉換完畢是唯一的目標，因此有了這 個明確的目標後，我們要將原本以規劃總時程內不論新/舊產品之平均產能負荷最高 者為瓶頸資源的定義改變成以新製程系統資源瓶頸為唯一的瓶頸機台。

3. 如何改變?

由上述決策得知，我們要將系統資源瓶頸定義在新導入的產品，但是我們要如何正 確的定義出新產品的系統資源瓶頸呢?現階段 DRAM 產業最重要的課題就是降低成 本增加利潤，因此我們由 TOC 產出觀績效衡量指標:產出(T)、投資或庫存(I)、 營運 費用(OE)來分析，如圖 4-2 所示〔12〕，要增利潤(NP)就要增加產出及降低營運費用 (NP=T-OE)，要增加投資報酬率(ROI)就要增加產出、降低營運費用及投資費用或庫 存(ROI=(T-OE)/I)，要提升生產力(Productive)，就要增加產出及降低營運費用 (Productive =T/OE)。

圖 4-2 TOC 產出觀績效衡量指標

觀察目前半導體產業，營運費用中最大的支出項目是機台折舊費用，所以在新/舊製 程轉換期間，因應新製程而購入的高價位機台是否有最大化利用是重要的課題，再 由相關文獻資料辨識系統瓶頸的三種方法中，我們選擇以成本/利用率之間的關係來

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決定瓶頸資源，也就是將新製程中最高成本與高利用率的機台當作瓶頸資源。以目 前 DRAM 廠為例，全廠最貴的機台為浸潤式曝光機(Immersion)，該機台購機費用約 20 億台幣，因此在新製程導入時會以該機台為全廠唯一的系統資源瓶頸。

因為浸潤式曝光機於半導體製程中具備產品回流再製的特性，故其產能的計算方式 有別於其他機台，因此舉例說明新產品導入時，針對系統資源瓶頸機台浸潤式曝光機產 能的新/舊產品投入組合:

個案公司 M 廠新製程需要用到 Immersion 機台的製程共有 5 道(含回流再製)，以 1 台 Immersion 產能約 3000 片/day 除以 5 道製程，所以平均每道製程可負荷片數約為 600 片/day，每月新製程可投入 18000 片，如表 4-1 所示為 P 公司第一台 Immersion Release 時的理論新/舊產品投入組合。

表 4-1 M 廠第一台 Immersion Release 時理論新/舊產品投入組合

所謂理論新/舊產品投入組合是不考慮晶片製造良率(Wafer Process Yield)的指標，投入多 少就產出多少，但在實際的工廠運作是不可能有這樣的結果，因為生產過程中會經歷到 機台當機造成破片或人為疏失…等等的原因造成產品的損失，所以工廠端在投料時都會 加一些緩衝(Buffer)，這裡所謂的緩衝即是晶片製造良率(Wafer Process Yield)，如公式 4.1 所示。在 M 廠定義 WP Yield 為前一個月的實際值。

WP Yield = Output/(Output + SCF + Product Scarp)*100% (4.1) 舉例說明:

Output = 24 pcs

轉實驗品(SCF)= 1 pcs

產品報廢(Product Scarp )= 1 pcs WP yield = 24 / (24+1+1) = 92.31 %

由以上 WP Yield 得知，工廠端若不考慮晶片製造良率則產出勢必無法達到上階層長官 所設定的產出目標，以表 3-3 為例，若當時的晶片製造良率為 98%，則以投入總量 45,000 片的狀況下產出為 45,000 片*98% = 44,100 片，比上階層所制定的產出目標少了 900 片 的產出。因此表 4-1 的投入組合應該要變更成表 4-2 的投入組合會更加的完善。至於 Buffer 要加在新產品或舊產品則要視當時的瓶頸機台的限制來做決定，以 P 公司為例，

當時 Immersion 機台的產能只有 600 片，因此會將 Buffer 900 片投在舊產品上。

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表 4-2 考慮 WP Yield 的新/舊產品投入組合

一旦確定新/舊產品投入組合後再配合產能受限之新購機台的 Release 時間及此機台 製程站點到產品投入第一站的 Cycle Time 回推出產品的投入時間，如表 4-3 為第一台 Immersion Release 的時間為 2011 年 11 月 26 日，以 Immersion 機台所加工的第一道製程 用理論生產週期時間回推得知新產品的投入時間為 2011 年 11 月 25 日。

表 4-3 新產品投入日期及到各工作站點的預計日期 2010/11/26 新 產 品 投 入 日 期 OPER_SEQ EQP_G STD_CYC_ACC 2010/11/25

1 WET 0 2010/11/25

2 Measurement 0.1 2010/11/25

3 Measurement 0.2 2010/11/25

4 Diff 0.2 2010/11/25

5 Measurement 0.5 2010/11/25

6 TF 0.5 2010/11/25

7 TF 0.6 2010/11/25

8 Measurement 0.6 2010/11/25

9 Etch 0.7 2010/11/25

10 TF 0.7 2010/11/25

11 TF 0.9 2010/11/26

12 Immersion 0.9 2010/11/26

13 Measurement 1 2010/11/26

14 Measurement 1 2010/11/26

15 Measurement 1 2010/11/26

16 Measurement 1 2010/11/26

17 Measurement 1 2010/11/26

18 Etch 1 2010/11/26

19 Etch 1.3 2010/11/26

20 WET 1.4 2010/11/26

21 Measurement 1.5 2010/11/26

22 Measurement 1.5 2010/11/26

23 Measurement 1.5 2010/11/26

24 Measurement 1.5 2010/11/26

25 Measurement 1.5 2010/11/26

26 Measurement 1.5 2010/11/26

27 WET 1.6 2010/11/26

28 WET 1.7 2010/11/26

29 TF 1.8 2010/11/26

30 Diff 1.8 2010/11/26

1'st Immersion Release Date:

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以上是以完美的情況下所做出來的計畫，但在新製程轉換階段除了受限產能需新購機台 的因素會影響到新/舊製程轉換速度外，原本在廠內部分的舊機台也會因新製程的關係必 須停機來執行改造(Retrofit)的動作，停機時間由數天至一個月不等，所以我們必須要整 理一份關於舊機台為能加工新製程而必須改造的機台 List 及改造完成日期，如表 4-4 因 應新製程需改造舊機台的資料及改造完成日期表。

表 4-4 因應新製程需改造舊機台的資料及改造完成日期表

工廠端為了因應新製程需改造舊機台無法於指定時間完成改造工程，而無法達到上 階層的產出目標，故必須與其他廠討論多餘產能的運用，因此個案公司 M 廠每一季會 提出產能不足的需求，以備不時之需，表 4-5 為 M 廠尋求其他廠支援的資料表。但如果 其他廠沒有多餘的產能可以協助，則工廠端必須向上階層管理者反應並且修改產出目標，

避免投入太多的舊產品而導致新/舊製程轉換時程延宕，影響到公司的競爭力及獲利。

表 4-5 M 廠尋求其他廠支援資料表