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AIoT 掌握設備壽命與效能｜GOOD科技報 Newsletter24005

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  AIoT 掌握設備壽命與效能 Posted On :  10   April   2024 By :  GOOD TECH In  IIOT 市面上的物聯網公司百百種，廠區需要監測的項目也百百種，各種項目都可以藉由安裝感測器執行監測。但是你以為廠區設備安裝了物聯網，就能夠開始監測?你有沒有遇過，搜集了龐大的數據，實際上卻不知道該怎麼處理的情況。或是需要管理人員在自行進行第二次的換算數據、整理統計?這種形式的物聯網大多都是安裝上感測器再透過傳輸，直接上拋至雲端或是主機，技術成本也較低。 ＃IIoT ＃設備效率 ＃物聯網 ＃感測器  看你真正需要看的 EDGE IIoT 固德的工業物聯網 與市面上一般物聯網不同的是，能夠藉由蒐集數據轉換為使用者需要的資訊，將使用者實際想看的呈現出來。例如：當使用者搜集擷取了溫度數值，除了想為溫度設定門檻外，另一部分，其實想看到的是溫度上升或下降的速度，也就是溫差。或是當使用者搜集擷取了壓力數值，其實需要的可能只是升、降壓速率。這些需要透過邊緣運算將物理量轉為實際需要監測的項目，我們稱它為 邊緣物聯網 (EDGE IIoT) 。 邊緣物聯網 (EDGE IIoT)  除了搜集物理量外，還包含各式邊緣設備訊號與數據，例如：振動、速度、加速度等。相較於一般物聯網，其運算加工要複雜許多，並不單單只是對接訊號、過濾數據而已。邊緣物聯網將巨量的數據加工運算簡化，再經由特殊演算法結合AI、機器學習等技術，轉換後變成使用者真正想看到且看得懂的結果，並可以藉由此結果設定門檻閥值，進一步優化設備或產線。 此外，根據演算法複雜方式，還分為韌體級邊緣運算和系統級邊緣運算。 幫助廠區智能化 搭配晶片掌握機械狀態 韌體級邊緣運算 韌體級邊緣運算 韌體級邊緣運算是藉由系統軟體搭配晶片換算數據的能力，晶片例如：MCU、DSP、FPGA等，其系統將蒐集到的邊緣數據，轉換為實際需要監測的項目。 例如:晶圓廠區製程技術每個步驟都相當複雜且精密，晶圓片價值高，又大又輕薄，設備小小的動作異常或是手臂放置位置偏移，可能就會造成廢品或刮片，損失極大。為預防晶圓片位置偏移，於是購入了三軸位移感測器，但蒐集到的數據又需要使用者自行換算實在麻煩。 固德能將擷取後的位移訊號轉換成傾斜角度，並以可視圖像化的方式，紅燈代表異常，綠燈代表正常，讓使用者更快了解晶片是否偏移或傾斜，介面簡單，狀
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工業用電智慧化 馬兒吃草馬兒好｜GOOD科技報 Newsletter24004

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  在智慧製造中，工業自動化時代競爭相當激烈，廠區不斷尋求提高生產效率、節約成本的辦法。而節約電費支出一直是廠區營運的痛點，設備被要求要提高生產效率，但又要降低電費的支出，這莫不是又要馬兒好，又要馬兒不吃草嗎？其實，降低電費，不是要你不要用電，而是要你在正確的時間有效的用電。 隨著環保議題越來越受重視，關於ESG 及EMS企業一定都不陌生，那這又關廠區節約電費有什麼關係呢？在企業運營中，尤其是在製造業，電能是一個巨大的成本項目，同時也是對環境的重要影響因素之一。電力的生產和使用通常涉及對自然資源的使用，例如燃煤、天然氣等，這些能源的開採和使用會對環境造成一定的影響，包括空氣污染、水資源消耗等。因此，有效的節約電費，減少能源的使用，可以降低對自然資源的依賴，減少對環境的負面影響。 那麼對於工業用電智慧化該如何執行呢？ ＃EMS ＃設備效率 ＃ESG ＃OEE   一、定義正確用電量 契約用電容量 目前大多數工業用電戶是採用台電的 「契約用電容量」 方案。每月繳交的總電費，除了基本用電度數，還加上「契約容量」的租用費與線路費；如果發生瞬間最高需量超過契約容量，就必須按基本電費繳交2-3倍計算的超約罰款，沒算好契約用量，等於沒省到錢還被搶錢。因此，廠區需要能掌握每日用電量，並且在超約前能夠事先告警，積極避免超約罰款的發生。 EMS智慧電能管理系統在超出用電前，事前告警提醒 二、在正確的時間用電 選擇最適合作業的時間合理分配用電 在正確的時間使用電力對於節省電費是最有明顯效益的方式，台電自去年開始新增實施 『批次生產時間電價』 ，幫助增加廠區工業用電調整的彈性，尖峰時間縮短，離峰還拉長至18個小時。廠區可根據自身規劃，選擇最適合作業的時間。在尖峰時間避開使用高用電設備，在離峰時優先使用電力等，合理分配用電。 台灣電力公司電價表 增加自用發電設備 2050淨零碳排 國際推動2050淨零，政府也在積極推動綠能，要節能降低電費，廠區本身條件符合的話，增加自用發電設備是一種不錯的選擇。自用發電除了能夠幫助減少對於公共電網的依賴，有餘力時還能直接賣給企業增加營收。自用發電可在離峰時間進行儲電充電，以利在尖峰時間進行運用，也能當作廠區備用電力的選擇，一舉三得。缺點是事先評估作業相當重要，對於後續維護的預算、回報率等也需要詳細考慮。 漁電共生案例：湖口鯛魚王 提高設備使用效率 政府的節能
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廠區提升設備效率遇到瓶頸？｜GOOD科技報 Newsletter24003

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  在工廠的車間裡，每一個轉動的齒輪、每一個運轉的設備都承載著企業的期望。隨著智慧製造時代來臨，廠區逐漸導入自動化生產方式，然而，當遇到生產效率低下或因為設備故障而陷入停滯時，每一分鐘的延誤都意味著更大的損失。廠區每台機台明明都有作動，為何產能還是拉不起來？提升效率遇到瓶頸，該如何克服呢？   ＃OEE ＃設備效率 ＃六大損失 ＃TPM  首先，你必須先了解什麼是OEE? 什麼是OEE? OEE代表Overall Equipment Effectiveness，中文為設備綜合效能。它是一種用於衡量製造設備或生產線效率的指標。 OEE的目標是最大程度地提高設備的運作效率，減少生產中的停機時間、降低生產速度下降的機會以及減少次品的數量，從而提高生產效率和降低成本。 OEE將設備的運行時間、生產速度和生產品質納入考量，通常以百分比表示。 OEE的計算公式為： OEE = Availability × Performance × Quality OEE=可用性（設備有效率） × 性能（生產速率） × 質量（品質良率） Availability（可用性）指的是設備在計劃生產時間內實際運行的時間比例。 Performance（性能）指的是實際生產速度與標準生產速度之比。 Quality（質量）指的是良品數量與總生產數量之比。 什麼是OEE中的六大損失？ 設備有效率指數損失原因： 1.設備無預警故障或停機：設備因為大的故障或突發事件停機。 （生產力最大損失來源，也是改善後最有明顯效益的地方) 2.計畫停機調整設定或快速維護：更換工具、前置作業、調整生產佈置等。 生產速率指數損失原因： 1.空轉或小停機：一般來說指5分鐘以下，非維修人員介入暫停。 2.設備低於理想速度：任何導致設備低於正常產能速度的因素。 品質良率指數損失原因： 1.品質缺陷和返工：生產時所產生的次品，調整重工等。 2.開始製造固有損失：設備預熱、運轉時必定會產生的次品。 那麼，該如何藉由降低六大損失，提高OEE設備綜合效能呢？ 實施TPM，降低六大損失 實施TPM能夠降低六大損失，提高OEE設備綜合效能 TPM（Total Productive Maintenance）即「全員生產維修」 ，70年代起源於日本，是一種全員參與的生產維修方式，其主要點就在「生產維修」及「全員參與」上。通過建立一個全系統員工參與的生產
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晶圓薄化製程 溫度品質控管｜GOOD科技報 Newsletter24002

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  3D封裝趨勢，晶圓薄化 隨著半導體封裝製程晶圓面積不斷微縮的物理極限， Filp chip、2.5D、3D IC、3D堆疊、3D Fabric等先進封裝的發展，提供了多個優勢，包括更高的性能、更小的封裝尺寸、更低的功耗、更高的集成度等。 雖然利用了不同的堆疊技術暫時解決了面積的問題，未來，晶圓薄化將會是另一個新的課題。需要在晶圓薄化的過程中減薄厚度，又必須兼顧晶圓的強度避免破片的風險，因此製程設備的穩定度當更加重要。 在薄化晶圓的製程中，晶圓表面覆蓋了一層保護膠帶，用來確保在後續製程中不受損傷。而剝離這層膠帶需要在特定的溫度條件下進行，以確保保護膠帶能夠容易且完整地從晶圓表面剝離。適當的溫度能夠使保護膠帶變得更加柔軟，容易剝離，同時又不會造成晶圓表面的損傷。因此，在操作過程中需要進行正確的溫度控制，溫度過高或過低都可能導致剝離過程變得困難。  ＃晶圓 ＃半導體 ＃封裝製程 ＃3D封裝  晶圓拋光超薄研磨TSK PG 3000 RMX 是一種晶圓研磨和拋光設備，設計用於製造半導體晶圓。該設備系統採用一站式設計進行晶圓雙面粗磨、超精密減薄研磨、拋光和清潔工序。 來源：TOKYO SEIMITSU 製程發生人為錯誤造成產品失敗 以下就 PG 3000 RMX 進行剝離附著在晶圓上的表面保護膠帶的溫度控管問題： 1.對於不同產品可能會有不同的生產目標溫度，而機台作業員在製作產品時，因為輸入錯誤的溫度值，可導致產品的失敗，需要卡控機制幫助避免人為錯誤。 2.由於溫度深切影響製程品質，在上升或降溫如果有超出時間，也可能導致產品失敗，需要能有告警機制提醒。 TCS機台溫度控制系統 解：該設備具有內置的安全機制，包括安全外殼、安全窗簾、緊急停止輸入和緊急電源開關。藉由監測溫度加上PLC，當設備離開生產目標溫度時產生告警或於溫度未達時即時鎖住送料，並且制定溫控讀取機制避免操作人員輸入錯誤。 機台溫控系統是以OP掃碼，從IT端帶PPID，溫控系統自動帶入溫度值，傳輸至機台溫控器並且PLC鎖定溫度設定值，藉以避免OP人員因為輸入失誤而造成產品損失。 系統特點 掌握升降溫： 最大升降溫時間設定，掌握升降溫性能。 趨勢圖表： 可視化趨勢圖表，升降溫變化即時呈現。 自動鎖定： 告警即刻鎖住送料，避免造成產品損失。 調配門檻： 調配升降溫趨勢門檻值，優化產線流程。 溫控系統 安全機制 1.無
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2.5D上片回焊製程監測｜GOOD科技報 Newsletter24001

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  半導體的下個戰場 先進封裝 由於技術和物理限制以及成本的挑戰，晶片已難以微縮，摩爾定律的持續性已經逐漸達到極限。因此，將進入後摩爾定律的新時代（Beyond CMOS），為了規避物理上的極限，半導體產業需不斷尋找新的技術和創新來維持性能的提升和集成度的增加。製程微縮技術上以2D走向3D，藉由堆疊技術提高單位面積及整合不同功能，讓成本下降。金屬導線連結的距離縮短，大大減少電子訊號傳遞的延遲，讓產出的晶片效能更快速、更省電。 註：摩爾定律（英語：Moore's law）是由英特爾（Intel）創始人之一 高登・摩爾 提出的。其內容為：積體電路上可容納的電晶體數目，約每隔兩年便會增加一倍；而經常被參照的「18個月」，則是由英特爾執行長 大衛・豪斯（David House）提出：預計18個月會將晶片的效能提高一倍（即更多的電晶體使其更快），是一種以倍數增長的觀測。 來源：維基百科 ＃摩爾定律 ＃半導體 ＃封裝製程 ＃3D封裝  常見封裝製程 先進封裝的挑戰 半導體封裝技術在不斷發展的同時，也面臨著一系列的挑戰。這些挑戰涉及到性能、可靠性、製程技術、散熱等多個方面。例如在先進封裝中，晶圓堆疊時的接點有沒有順利導通？位置是否準確？運算時產生的散熱問題？是否會交互熱傳導等等。 挑戰： 1. 現代裝置對於更高的性能要求，同時也需要更低的功耗。封裝技術需要在提升性能的同時保持對功耗的有效管理。 2. 發展更高效的散熱技術，以應對性能提升帶來的熱量增加。例如：例如使用立體散熱結構或立體散熱模組，以增加散熱表面積，提高散熱效率。 3. 先進冷卻材料，探索新型冷卻材料，提高裝置的散熱效果。例如：氮化銦鎵（InGaN）和氧化鋁（Al 2 O 3 ）等，被應用於封裝材料中，以提高熱量的傳導效率。 4. 三維封裝技術的成熟化，如 CoWos 帶來了更高的集成度，但也面臨製程控制、散熱和可靠性等方面的挑戰。 5. 先進封裝技術的應用需要更高的製程一致性，以確保產品的品質和可靠性。 封裝技術未來的發展將依賴於先進的製程技術、新型材料的應用以及對於散熱、功耗管理等方面的創新。採用一系列新技術，如三維封裝、異質整合、新型材料、自組裝技術、量子計算等。解決這些挑戰將有助於推動半導體封裝技術的不斷進步，滿足多樣化、高性能的應用需求，並為未來的計算應用大大提供有力的支持。 小小誤差就會導致產品失效
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