生產(chǎn)管理知識_ic設計業(yè)的供應鏈生產(chǎn)排程之研究

私立天主教輔仁大學資訊管理學系碩士班碩士論文應用基因演算法在IC設計業(yè)的供應鏈生產(chǎn)排程之研究研究生：朱玉芬 撰指導教授：葉宏謨 博士中華民國八十九年六月目 錄表次.i圖次.ii中文摘要.iii第壹章 緒論1第一節(jié) 研究動機1第二節(jié) 研究目的3第三節(jié) 研究流程5第四節(jié) 論文結構8第五節(jié) 研究貢獻9第貳章 文獻探討11第一節(jié) IC設計業(yè)簡介11第二節(jié) IC設計業(yè)的生產(chǎn)管理簡介16第三節(jié) 半導體生產(chǎn)排程相關研究21第四節(jié) 基因演算法相關研究26第五節(jié) 派工法則與績效評估30第參章 研究方法33第一節(jié) 研究範圍與限制33第二節(jié) SCMSS模式的建立34第三節(jié) 研究假定條件38第四節(jié) 研究設計39第肆章 實例探討43第一節(jié) IC設計公司產(chǎn)銷流程43第二節(jié) 各流程的製程說明55第三節(jié) IC設計公司與外包廠商聯(lián)絡方法59第四節(jié) IC設計公司的產(chǎn)品結構63第五節(jié) IC設計公司生產(chǎn)管理65第伍章 研究結果與分析77第一節(jié) SCMSS之績效評估標準77第二節(jié) 決定派工法則群78第三節(jié) 基本資料輸入79第四節(jié) 基因演算法之運作83第五節(jié) 結果說明與討論85參考文獻87我們總羨慕別人的幸福，卻常常忽略自己生活中的美好。其實，幸福很平凡也很簡單，它就藏在看似瑣碎的生活中。幸福的人，并非拿到了世界上最好的東西，而是珍惜了生命中的點點滴滴，用感恩的心態(tài)看待生活，用樂觀的態(tài)度闖過磨難。表 次表格 2-1 IC設計公司的生產(chǎn)資源使用情形表格 4-1 針測記錄表表格 4-2 晶圓廠提供之Wip Report表格 4-3 Pilot Run Table表格 4-4 外包廠商WIP分析表表格 4-5 外包交貨狀況彙總表表格 4-6 Item Master表格 4-7 BOM file表格 4-8 銷售預估表表格 4-9 資源需求計劃項目表表格 4-10 晶圓製程表表格 4-11 Wafer需求及製造成本預估表表格 4-12 測試機臺一覽表表格 4-13 晶圓針測製程表表格 4-14 Package測試製程表表格 4-15 製造部日報表格 5-1 選定之派工法則群組表表格 5-2 真實訂單需求資料表格 5-3 產(chǎn)品基本資料表格 5-4 產(chǎn)品製程資源需求資料表格 5-5 生產(chǎn)資源之產(chǎn)能彙總表表格 5-6 排程結果表格 5-7 SCMSS改善效益表圖 次圖表 1-1 本研究的流程7圖表 2-1 我國IC設計業(yè)四種類型13圖表 2-2 半導體有關製造的產(chǎn)業(yè)及物流示意圖20圖表 2-3 基因演算法執(zhí)行流程圖27圖表 3-1 IC設計公司的生產(chǎn)管理活動示意圖36圖表 3-2 SCMSS系統(tǒng)架構模式36圖表 3-3 GA排程架構圖38圖表 3-4 研究步驟40圖表 4-1 IC設計公司之生產(chǎn)流程簡圖44圖表 4-2 投code通知單46圖表 4-3 採購確認書47圖表 4-4 Wafer流程卡50圖表 4-5 Wafer委測外包單50圖表 4-6 外包單52圖表 4-7 Package委測外包單53圖表 4-8 Bill of Material64圖表 5-1 標準產(chǎn)品製造流程圖80論文摘要關鍵詞：供應鏈、IC設計公司、生產(chǎn)管理、基因演算法由於環(huán)境的多變，半導體工業(yè)的產(chǎn)品變化脈動非常頻繁，一般臺灣製造業(yè)所面臨的需求難以預測、交期急迫、生產(chǎn)計劃經(jīng)常變更等問題，在高科技的半導體業(yè)中也會面臨相同的問題，半導體業(yè)者要掌握市場趨勢並有效回應，加強對顧客的服務，以改善過去產(chǎn)業(yè)、產(chǎn)品及市場過度集中的情況。在經(jīng)營策略上，如何將供應鏈管理轉變?yōu)槠髽I(yè)競爭力，以適時做有效之需求預測及產(chǎn)能評估，快速回應市場是重要的一環(huán)。半導體產(chǎn)業(yè)是由許多不同stage的生產(chǎn)製造所構成，強調(diào)分工，以半導體產(chǎn)品的製程來說，首先必須由IC設計公司(IC Design House)設計產(chǎn)品，然後委由晶圓廠製造晶圓，然後再由專業(yè)的測試廠或廠內(nèi)的測試設備進行晶圓針測製程，由封裝廠切割、封裝，最後再進行半成品的測試，才有完成品提供銷售。由於半導體產(chǎn)品的生命週期很短，需要提供顧客更快速的回應如新產(chǎn)品的設計、原料的採購、外包、品質(zhì)控制與銷售。本論文研究主要目的在運用基因演算法（Genetic Algorithm，GA），解決IC設計公司之供應鏈生產(chǎn)排程的問題，研究中運用基因演算法，在流程型的IC設計業(yè)的生產(chǎn)排程問題，找出最佳的排程解，以下簡稱為SCMSS(Supply Chain Management Scheduled System)，SCMSS的建置就是要靈活且快速的產(chǎn)生IC設計業(yè)的生產(chǎn)排程，加速整個產(chǎn)銷協(xié)調(diào)的速度與正確性，適時提供顧客正確迅速的資訊。本研究一開始透過現(xiàn)場訪談的方式，了解IC設計業(yè)的供應鏈生產(chǎn)流程管控問題並加以深入探討，以建置SCMSS架構，並進一步發(fā)展SCMSS，然後評估該系統(tǒng)與單一派工法則之排程績效，爾後可提供IC設計業(yè)者排程方法上的建議，IC設計業(yè)者可透過SCMSS的建置，加強供應鏈生產(chǎn)排程管控，進而強化顧客服務，達到快速回應的目的，以降低企業(yè)生產(chǎn)成本、強化企業(yè)競爭力。ABSTRACTKeywords：IC Design House、GA、Supply Chain第壹章 第壹章緒論第一節(jié) 第一節(jié)研究動機高科技業(yè)的營運成長，關係到臺灣經(jīng)濟的持續(xù)繁榮，而臺灣近年來努力積極的希望成為亞太營運中心，臺灣半導體產(chǎn)業(yè)在整體表現(xiàn)上，一直是一顆閃亮的巨星，其中包括IC設計、製造、封裝等企業(yè)的大量投資，亦將促成產(chǎn)業(yè)結構大幅的調(diào)整，雖然半導體產(chǎn)業(yè)在一片投資熱潮下，公司盈餘能逐漸成長，但是面對國際競爭的壓力，對技術的升級、品質(zhì)的提升、管理績效的改善，是促成營運績效提昇的重要關鍵。臺灣IC設計業(yè)雖佔半導體總產(chǎn)值不大，但其重要性卻不可謂之不高，從IC設計業(yè)過去幾年的蓬勃發(fā)展，產(chǎn)業(yè)規(guī)模雖與美國有一段落差，但也是全球僅次於美國的國家。v 從民國七十一年第一家IC設計公司太欣半導體開始，迄今已有十八年的歷史，其間又陸續(xù)成立多家IC設計公司，如瑞昱、矽統(tǒng)、矽成、鈺創(chuàng)、威盛.等百餘家，臺灣漸漸形成一個IC設計的重鎮(zhèn)。根據(jù)工研院電子所的產(chǎn)業(yè)研究報告，1998年國內(nèi)已有超過115家的IC設計公司、3家晶圓材料廠商、20家晶圓製造公司、36家封裝公司、30家測試廠商、13家導線架生產(chǎn)廠商、5家光罩公司。由於資訊科技整體環(huán)境的變化與產(chǎn)業(yè)環(huán)境的成熟，專業(yè)分工成為企業(yè)經(jīng)營的趨勢，IC設計公司專注於新產(chǎn)品的研發(fā)，將生產(chǎn)交由專業(yè)的生產(chǎn)代工，也因為生產(chǎn)幾乎全數(shù)委由外包代工，使得如何有效掌握並運用外部生產(chǎn)資源，成為IC設計公司生產(chǎn)管理重要的一環(huán)。生產(chǎn)管理（Production Management）是企業(yè)管理的主要領域之一，尤其IC設計公司主要製程是以委外為主，生產(chǎn)前置時間(Lead Time)變化很大，IC設計公司和外包廠商之間資料整合不易，生產(chǎn)管理者已經(jīng)不能僅憑經(jīng)驗或直覺的判斷來解決生產(chǎn)管理上的問題，如何透過供應鏈做資料整合並運用資訊科技與演算方法來迅速地達成生產(chǎn)排程管理是有其必要性。而且IC設計公司為了適應日益競爭的環(huán)境，必須採用適當?shù)纳a(chǎn)作業(yè)管理系統(tǒng)，以達到準時交貨、低成本、高效率、高品質(zhì)、具有彈性的境界，對於任何大型的企業(yè)而言，生產(chǎn)規(guī)劃與管理是暨複雜又龐大的工作，國內(nèi)大多數(shù)的半導體業(yè)者之生產(chǎn)計劃是藉由生產(chǎn)會議及各部門協(xié)調(diào)、談判所得，很難快速反應訂單和行銷策略之改變。而且整個半導體的產(chǎn)業(yè)強調(diào)分工。產(chǎn)品的完成與行銷，需要半導體業(yè)供應鏈充分的合作，在生產(chǎn)規(guī)劃和管理上除了本身企業(yè)的資訊外，還要跨企業(yè)on-line蒐集資訊，資訊需涵蓋整個半導體供應鏈的生產(chǎn)流程。如何將這些跨企業(yè)的生產(chǎn)資訊彙集起來並加以分析，透過SCMSS的運作，提供企業(yè)較快速及較佳的生產(chǎn)排程解，以快速回應訂單和行銷策略，降低成本、提昇該產(chǎn)業(yè)競爭力，是本研究的動機。第二節(jié) 第二節(jié)研究目的基於前節(jié)之研究動機，加上半導體製程具有不同於其他產(chǎn)業(yè)製程的特性，且其加工設備昂貴。經(jīng)相關研究指出，製造系統(tǒng)的生產(chǎn)受限於製造過程中有限的資源，包括生產(chǎn)設備及生產(chǎn)時間，如何有效利用現(xiàn)有生產(chǎn)資源，以提高產(chǎn)能，對於半導體製造成本的降低是重要的一環(huán)。生產(chǎn)排程的目的即是對有效生產(chǎn)資源做最佳的分配，以達到縮短生產(chǎn)時間、提昇產(chǎn)能、增加利潤等目標。以本研究對象之國內(nèi)IC設計業(yè)來說，因其產(chǎn)業(yè)分工之特性，產(chǎn)品主要製程非廠內(nèi)自製，而是著重在外包，整個產(chǎn)品主要的排程與生產(chǎn)管理，必須密切與外包廠商的排程相互配合，生產(chǎn)流程的控制點便著重在供應鏈廠商生產(chǎn)資訊的取得，以整理反應在產(chǎn)銷報表上。v 在整個半導體供應鏈的環(huán)節(jié)中，IC設計業(yè)是屬源頭的一環(huán)，產(chǎn)品研發(fā)出來，需要各個半導體供應鏈廠商如FAB廠、封裝廠、測試廠的相互配合，才能完成產(chǎn)品的行銷。國內(nèi)IC設計業(yè)的生產(chǎn)管理電腦化情況，大部份的廠商還是維持傳統(tǒng)的處理方式，來面對未來的需求、生產(chǎn)投料的控制、派工、產(chǎn)能規(guī)劃，而這些問題都有待進一步的解決。透過對半導體業(yè)的相關文獻探討及IC設計業(yè)者的現(xiàn)場訪談，探討IC設計業(yè)的供應鏈生產(chǎn)排程問題，以協(xié)助該產(chǎn)業(yè)可快速回應訂單和行銷策略，達到降低成本的目的。本研究主要研究內(nèi)容為：一、 一、研究目前國內(nèi)IC設計業(yè)的生產(chǎn)型態(tài)與供應鏈廠商之間訊息溝通的方法。二、 二、深入探討IC設計公司相關生產(chǎn)計劃和管制的作法。三、 三、利用基因演算法，設計一套可供IC設計公司生產(chǎn)排程的模式(簡稱SCMSS)。四、 四、評估SCMSS與單一派工法則之績效。第三節(jié) 第三節(jié)研究流程本研究以半導體產(chǎn)業(yè)中專業(yè)的IC設計公司為研究對象，研究流程主要分為下列幾個步驟，如圖表 1-1 所示。一、 一、擬定研究計劃。蒐集相關資料，並就所得的資料與文獻，進行分析與整理，確定研究方向，並據(jù)以擬定研究計劃。二、 二、半導體供應鏈之生產(chǎn)流程相關資料蒐集。蒐集半導體工業(yè)供應鏈之生產(chǎn)流程相關資料，並以IC設計業(yè)為主體，定義整個IC設計業(yè)之供應鏈生產(chǎn)流程。三、 三、半導體生產(chǎn)排程管理及基因演算法相關文獻探討。針對目前國內(nèi)外對於半導體工業(yè)之相關生產(chǎn)管理文獻，包括投料控制、排程計劃、派工法則.等模式的建立與評估加以探討。以及基因演算法運用於排程管理之相關文獻探討。四、 四、建立IC設計業(yè)之SCMSS。透過IC設計業(yè)之供應鏈生產(chǎn)流程的了解，建立IC設計業(yè)的SCMSS模式。然後運用C語言設計基因演算法排程系統(tǒng)以建立SCMSS。五、 五、實證研究後之資料分析。將企業(yè)實際資料導入SCMSS，然後進行導入後績效評估之實證研究。六、 六、歸納研究所得結論與建議。經(jīng)由各階段系統(tǒng)分析設計與發(fā)展，以及實施後的績效評估，歸納出IC設計業(yè)在導入SCMSS時之相關建議。擬定研究計劃相關文獻探討建立SCMISSCMSS實證研究及資料分析相關資料蒐集歸納研究結果與建議圖表 1-1 本研究的流程第四節(jié) 第四節(jié)論文結構本論文共分為五章，各章內(nèi)容簡要如下：第壹章為緒論，說明本研究之動機、目的、流程、論文結構與貢獻。第貳章為文獻探討，分為三部份，第一部份說明IC設計業(yè)的產(chǎn)業(yè)概況與生產(chǎn)管理現(xiàn)況，第二部份則根據(jù)國內(nèi)外專家學者的研究，來探討半導體業(yè)相關生產(chǎn)排程管理的問題與方法。第三部份則探討基因演算法運用在生產(chǎn)排程問題上的相關研究文獻。第參章為研究方法，說明本研究之研究方法，包括研究模式的建立、研究假定條件、研究設計與研究限制。第肆章為實例探討，以個案的方式進行現(xiàn)場訪談某IC設計公司生產(chǎn)管理現(xiàn)況，以期找出適用該產(chǎn)業(yè)之各種派工法則，並據(jù)以建構SCMSS系統(tǒng)模組。第伍章為研究結果與分析 ，說明SCMSS架構中GA之演算方式，並透過某IC設計公司之實際訂單資料的運作，評估SCMSS與單一派工法則之績效，並將評估資料做彙總與整理，進一步歸納與分析。第陸章為結論與建議，依據(jù)研究分析所得到的結果，給予研究結論；同時對實務界與後續(xù)研究者提出研究之建議。第五節(jié) 第五節(jié)研究貢獻一、 一、對學術界之貢獻雖然國內(nèi)外很多學者曾提出半導體產(chǎn)業(yè)之生產(chǎn)管理相關研究，但多著重在如晶圓廠的自動化CIM研究或是測試廠、封裝廠生產(chǎn)排程等問題。尤其國內(nèi)半導體產(chǎn)業(yè)水平分工的特性，IC設計業(yè)的成長雖很迅速，但國內(nèi)針對IC設計業(yè)方面的研究卻付之闕如。因IC設計業(yè)其生產(chǎn)製程幾乎全數(shù)委外的特性，生產(chǎn)排程的問題更有別於一般製造業(yè)，國內(nèi)相關研究僅止於該產(chǎn)業(yè)生產(chǎn)管理問題的整理或探討，或運用簡單數(shù)學運算歸納IC設計業(yè)生產(chǎn)管理單位之經(jīng)驗法則，而一般的MRP系統(tǒng)又不適用於IC設計業(yè)。藉由本研究的探討，提供給學術界及後續(xù)研究者對於該產(chǎn)業(yè)生產(chǎn)排程相關研究一些參考與幫助。二、 二、對實務界之貢獻在臺灣積極開發(fā)成為科技島的今日，半導體工業(yè)的投資與發(fā)展，對於臺灣整體經(jīng)濟能力的提昇，不可不謂扮演著一個重要的角色，而臺灣積極投入的人力與財力，如何使該產(chǎn)業(yè)提高產(chǎn)能，提昇利潤，是一項重要的目的，生產(chǎn)管理是該產(chǎn)業(yè)非常重要的一環(huán)，如何降低成本、提昇競爭力，在資訊科技的應用上，因為傳統(tǒng)的MRP軟體並不適用在生產(chǎn)幾乎全數(shù)委外的IC設計產(chǎn)業(yè)，因此在企業(yè)導入MIS系統(tǒng)為求改善經(jīng)濟效益的同時，本研究特別設計一套SCMSS，以協(xié)助IC設計業(yè)解決生產(chǎn)排程的問題，藉由本研究給予實務界一些參考與建議。第貳章 第貳章文獻探討本研究文獻分為三大部份，第一部份屬基礎資料文獻，首先探討國內(nèi)IC設計業(yè)的產(chǎn)業(yè)概況及生產(chǎn)管理現(xiàn)況，第二部份探討半導體生產(chǎn)排程相關文獻研究，第三部份探討基因演算法及派工法則、績效評估等相關文獻研究。第一節(jié) 第一節(jié)IC設計業(yè)簡介一、 一、國內(nèi)半導體產(chǎn)業(yè)的特徵半導體產(chǎn)業(yè)大概可分為以下三大類型（1995半導體工業(yè)年鑑，1995），而國內(nèi)半導體產(chǎn)業(yè)則屬於第三種水平分工型，具有專業(yè)產(chǎn)業(yè)分工的特性，所以IC設計業(yè)可將主要生產(chǎn)製程委外製造，將企業(yè)核心專注於研發(fā)上。(一) (一) 垂直整合型半導體公司從IC研發(fā)、生產(chǎn)的每個站別、銷售都是在一家公司內(nèi)部完成。如日本的NEC、Toshiba和韓國的現(xiàn)代、金星半導體公司都是屬於此類的型態(tài)。(二) (二) 混合型具有許多垂直整合型企業(yè)，同時也具有IC設計公司並存的半導體產(chǎn)業(yè)型態(tài)，尤其是晶圓代工業(yè)的興起，也助長了IC設計業(yè)的快速成長。如英代爾、AMD、S3.等公司。(三) (三) 水平分工型臺灣與美、日、韓等國不同之處，即是以水平分工的產(chǎn)業(yè)型態(tài)為主，有專業(yè)的IC設計、專業(yè)的晶圓代工、專業(yè)的IC封裝、專業(yè)的測試、專業(yè)的光罩產(chǎn)業(yè)，少數(shù)的垂直整合型的企業(yè)至少在製造後段是經(jīng)由產(chǎn)業(yè)分工而外包，並且這種企業(yè)也開始走向水平分工的趨勢，如聯(lián)華電子、華邦電子。這樣的產(chǎn)業(yè)型態(tài)，使臺灣IC設計業(yè)能專注於研發(fā)設計，而把生產(chǎn)交由專業(yè)的產(chǎn)業(yè)分工。二、 二、IC設計業(yè)的分類及發(fā)展概況國內(nèi)IC設計業(yè)的分類根據(jù)ITIS的研究，可分為如圖表 2-1等四類(蔡美柔，86/01)，本論文研究的主要對象即為第一類之專業(yè)IC設計公司。因為由以下分析可知，四種類型IC設計業(yè)中，只有專業(yè)IC設計公司持續(xù)成長，其它三種類型的IC設計公司佔百分較少，而且逐漸衰退，這也是本研究以專業(yè)IC設計公司為研究對象的原因。一、專業(yè)IC設計公司二、IC製造商之設計部門三、外商在臺之IC設計中心四、系統(tǒng)製造商所屬之IC設計中心我國IC設計業(yè)圖表 2-1 我國IC設計業(yè)四種類型(資料來源：蔡美柔，ITIS電子產(chǎn)業(yè)透析，86/01)(一) (一) 專業(yè)IC設計公司(fabless company)這類公司沒有晶圓製造廠，以新產(chǎn)品的研發(fā)為主要的核心競爭力，如矽統(tǒng)公司。在臺灣的IC設計業(yè)廠商之中，獨立專業(yè)之IC設計公司，此類數(shù)目成長最大，比例從1990年的45%提高到52%，而且還在持續(xù)上升中。(二) (二) IC製造商的設計部門部份晶圓加工製造廠商裡，有自己的設計部門，自己開發(fā)設計IC產(chǎn)品，如華邦公司。目前臺灣IC製造業(yè)附設之IC設計部門並未有增加趨勢，比例也佔不到一成。(三) (三) 外商在臺的IC設計部門公司是外商研發(fā)單位的分支部門。這類的公司如NEC在臺的研發(fā)分支公司。此類型IC設計部門，有逐年減少的趨勢，顯示臺灣自主的設計能力已漸提昇。(四) (四) 系統(tǒng)製造廠商所屬的IC設計中心部份IC電路板或是如電腦等系統(tǒng)廠商，開發(fā)設計IC供自己的系統(tǒng)使用，如宏碁電腦公司有自己的設計中心。系統(tǒng)廠商的設計部門，正在轉型；以往電腦主機廠商附設IC設計部門，目前則因IC整合為晶片組普遍被電腦和主機板廠商所採用，以及經(jīng)營上成本控制的壓力，造成電腦公司的IC設計部門逐漸被裁撤。三、 三、專業(yè)IC設計業(yè)生產(chǎn)資源使用情形臺灣IC設計公司因為水平分工的環(huán)境形成，只有少部份製程是建立在自己廠內(nèi)，大部份生產(chǎn)還是委託外面廠商，也就是代工生產(chǎn)。以下是IC設計業(yè)是否有自己的生產(chǎn)設備而做之分類（陳炳旭，86/05）。(一) (一) 完全沒有自己生產(chǎn)設備的IC設計公司所有產(chǎn)品的生產(chǎn)加工，全部委由外包廠商處理，也就是整個半導體產(chǎn)品的製程從晶圓針測、IC封裝、測試.等等都是委外作業(yè)。此類型公司多在IC設計公司成立初期生產(chǎn)設備尚未採購，但大部份的IC設計公司都會漸進的採購屬於自己的生產(chǎn)測試機器設備。(二) (二) 有部份自己生產(chǎn)設備的IC設計公司有些IC設計公司有自己的測試機臺，因此有部份或全部的晶片測試或最後測試是在自己公司處理，其它均委外作業(yè)。例如太欣半導體、鈺創(chuàng)公司.等等。(三) (三) 機臺託付外包廠商的IC設計公司自己購買部份設備，但經(jīng)由合作的方式，託付在晶片代工廠或測試廠，主要目的是要保障生產(chǎn)產(chǎn)能，或是避開生產(chǎn)管理，或是為了租稅上的理由。這類多為國外的元件設計公司在臺尋求委工，而有這類的情形。針對此三種類型IC設計公司的生產(chǎn)資源使用情形分析如表格 2-1。由表格 2-1可知，IC設計公司的生產(chǎn)資源大部份需要委外處理，因此IC設計公司必須掌握在委外的生產(chǎn)資源才能掌握生產(chǎn)進度。表格 2-1 IC設計公司的生產(chǎn)資源使用情形類別Process 1晶圓代工Process 2晶片測試Process 3IC封裝Process 4最後測試全部委外委外委外委外委外部份委外委外廠內(nèi)/委外委外廠內(nèi)/委外機臺託付委外廠內(nèi)/託付委外廠內(nèi)/託付(資料來源：陳炳旭，86/05)第二節(jié) 第二節(jié)IC設計業(yè)的生產(chǎn)管理簡介一、 一、半導體的生產(chǎn)流程半導體主要產(chǎn)品IC的製造過程是很繁複的，元件之整體製造過程大概可區(qū)分為兩大部份，分別為前段製程(Front End)與後段製程(Back End)。前段製程包括晶圓製造(Wafer Fabrication：簡稱Wafer Fab) 及晶圓針測(Wafer Probe)兩大步驟。後段製程包括積體電路( Integrated Circuit， IC )的封裝(Assembly)以及最後IC電子特性的測試(Test)等幾個重要步驟 (許靜娟，1999) 。(一) (一) 晶圓製造(Wafer Fab)晶圓製造序主要是在矽晶圓上電路與電子元件（如電晶體、電容體、邏輯閘等），是最複雜且資金投入最多的製程，製程隨著產(chǎn)品種類與技術而不同，基本步驟通常是晶圓經(jīng)過適當?shù)那逑?Cleaning)後，接著進行氧化(Oxidation)及沈積，最後進行微影、蝕刻及離子植入等反覆步驟，以完成晶圓上電路的加工與製造，主要的製程為黃光、蝕刻、擴散及真空等步驟。(二) (二) 晶圓針測(Wafer Probe)晶圓完成之後，上面即形成一格格的晶粒(Die)，每一晶粒須經(jīng)過針測(Probe)儀器以測電氣特性，不合格的晶粒將會標上記號(Ink Dot)，然後將晶圓以晶粒為單位，切割成一粒粒獨立的晶粒，再依其電氣特性分類(Sort)，將晶粒分入不同的倉(Die Bank)，不合格的晶粒將於下一個製程中丟棄。(三) (三) 封裝(Assembly)利用塑膠或陶瓷包裝晶粒與導線架（Lead Frame）以成積體電路(Integrated Circuit：IC)，此製程目的是為了製造出所生產(chǎn)電路的保護層，避免電路受到機械性刮傷或是高溫破壞。(四) (四) 測試(Test)將封裝後的IC置於各種環(huán)境下測試其電氣特性，之後將IC劃分等級而置入不同的Bin中(Bin Splits)。應顧客之需求規(guī)格，在相對應的Bin中取出部份IC進特殊的測試及燒機(Burn-In)，最後將成品貼上規(guī)格標籤(Brand)並加以包裝而交與顧客，未通過測試的產(chǎn)品將被降級或入不良品倉。二、 二、IC設計業(yè)之生產(chǎn)管理本研究主要在探討IC設計業(yè)之生產(chǎn)管理，因其產(chǎn)業(yè)分工的生產(chǎn)特性，整個生產(chǎn)流程形成一供應鏈。IC設計公司是整個半導體產(chǎn)業(yè)最上游，IC設計公司將設計出來的產(chǎn)品，先由光罩廠商製作光罩，然後交由晶圓加工廠商加工製造、晶圓測試廠商進行晶圓的針測、IC封裝廠商封裝、IC測試廠商做最後測試，半導體產(chǎn)業(yè)的市場需求的源頭實來自於IC設計公司。IC產(chǎn)品種類繁多，在生產(chǎn)過程中的程序也不盡相同，生產(chǎn)時的物流經(jīng)過的產(chǎn)業(yè)，其重要性也有極大的差異，基本上可分為以下三種加工程序，而IC設計公司的生產(chǎn)計劃，只針對主要產(chǎn)業(yè)的加工程序制定。(一) (一) 主要產(chǎn)業(yè)的加工程序指這些加工程序是主要的，每種IC的生產(chǎn)都是必需的，可歸類為： (1)晶圓加工製造(2)晶圓針測(3)IC封裝(4)最後測試。具備這樣加工程序的產(chǎn)業(yè)，稱之為主要產(chǎn)業(yè)。(二) (二) 衍生產(chǎn)業(yè)加工程序在完成一顆IC的生產(chǎn)過程中，有些選擇性、非必要的加工程序是僅特定種類或是特殊生產(chǎn)的產(chǎn)品，才會應用到，如：晶背研磨是提供較薄封裝體所需的晶片加工；手工測試是基於成本或技術考量，替代某些自動測試機臺測試、IC預燒(Burn-in)是可靠度要求較高產(chǎn)品的測試製程.等。並不是所有的產(chǎn)品都會用到這樣的製程，具備這樣加工程序的產(chǎn)業(yè)，稱之為衍生性產(chǎn)業(yè)。(三) (三) 週邊產(chǎn)業(yè)加工程序其它與IC生產(chǎn)無關的半導體產(chǎn)業(yè)，稱之為週邊產(chǎn)業(yè)。如光罩製作、生產(chǎn)零配件、機器設備.等等。半導體產(chǎn)業(yè)分類及相關物流如圖表 2-2。衍生產(chǎn)業(yè) 主要產(chǎn)業(yè) 週邊產(chǎn)業(yè)晶片研磨晶背研磨晶粒切割挑撿蓋印手測Burn-in晶圓材料晶圓代工IC設計光罩製作晶圓測試封裝裝生產(chǎn)零配件化學原物料Package IC測試裝機器設備Package IC成品表一般IC生產(chǎn)可能的物流表可由IC設計公司處理的物流表由IC設計公司處理主要產(chǎn)業(yè)的物流圖表2-2 半導體有關製造的產(chǎn)業(yè)及物流示意圖（資料來源：陳炳旭，86/06）第三節(jié) 第三節(jié)半導體生產(chǎn)排程相關研究(張慶彬，86/06）利用等候時間預測的半導體派工法則之模擬研究，透過模擬實驗技術去比較各種不同的派工法，以期找出最適合半導體晶圓製造廠的派工方式，該研究主要實驗兩種派工法則新最小鬆弛（Modified Least Slack，MLS）派工法則及最短剩餘流程時間（Shortest Remaining Flow Time，SRFT）派工法則，並配和使用兩種不同估計等候時間的方法，分別為指數(shù)平滑法（Exponential Smoothing Method）以及線段曲線迭代法（Piecewsise curve），由模擬結果可知，若只考慮平均重點流程時間值，SRPT是最佳的派工方式，若考慮到流程時間標準差時，MLS/PW是最佳的派工方式。（林大欽，86/06）邏輯IC測試廠短期生產(chǎn)排程之探討，以半導體的邏輯IC測試廠為研究對象，建構一套生管架構，並提出訂單交期預估的兩種方法，採用參數(shù)式派工法則與互動式電腦輔助排程系統(tǒng)來開發(fā)機臺派工預排系統(tǒng)，供生管人員可利用此排程輔助系統(tǒng)的多次互動，找出較佳的預排結果。（吳凱文，86/06）IC封裝業(yè)之短期生產(chǎn)排程模式，針對交期規(guī)劃與協(xié)調(diào)、現(xiàn)場機臺排程與現(xiàn)場生產(chǎn)管制三個部份，探討IC封裝業(yè)的作法，並探討如何將DBR（Drum-Buffer-Rope）與K-DBR（Drum-Buffer-Rope & Kanban Management）模式如何導入IC封裝業(yè)中。研究中發(fā)現(xiàn)導入時需考量生產(chǎn)策略因子，以免產(chǎn)生不合理的結果。（陳炳旭，86/06）IC設計公司的生產(chǎn)資源需求計劃，整理及探討一套適合IC設計公司的資源需求計劃的方法。利用簡單的數(shù)學運算式，將IC設計公司生產(chǎn)規(guī)劃部門日積月累的工作經(jīng)驗，推衍出關於生產(chǎn)數(shù)量計算的方法，加以系統(tǒng)化整理，提供IC設計公司的生產(chǎn)規(guī)劃部門能有一個生產(chǎn)資源需求的模式可以依循或參照。（陳紹琪，87/06）IC設計公司之生產(chǎn)計劃與管制架構，該研究針對IC設計公司的生產(chǎn)計劃與管制提出產(chǎn)能規(guī)劃、產(chǎn)能分派及生產(chǎn)管制三階段架構理念。並利用EXCEL與Visual Basic撰寫電腦程式，利用程式計算生產(chǎn)各階段的日生產(chǎn)排程、產(chǎn)能需求、產(chǎn)能分派等資料，在生產(chǎn)管制階段採用模擬的方式，可讓一般使用者在生產(chǎn)計劃與管制的循環(huán)中學習認識生產(chǎn)管理週期及各項因子對生產(chǎn)計劃產(chǎn)生的影響。（張瀚文，86/06）全自動化半導體廠之流程控制系統(tǒng)設計與實現(xiàn)，採用物件導向技術為基礎的OMT（Object Modeling Technique）設計並實現(xiàn)半導體晶圓廠自動化模組系統(tǒng)，負責半導體廠區(qū)內(nèi)所晶圓批貨生產(chǎn)流程工作的執(zhí)行。（劉哲宇，86/06）半導體業(yè)活製造之生產(chǎn)流程模式與模擬，針對半導體晶圓測試廠之測試單位，探討促進靈活製造生產(chǎn)流程的模式與模擬。並且以記憶體測試生產(chǎn)的案例來說明如何運用流程模式與模擬輔助各項彈性之調(diào)配與重組決策。（施欣玫，84/06）半導體製造業(yè)訂單管理與生產(chǎn)計劃之演算法，先透過field study方式了解科學園區(qū)某半導體公司訂單管理及投料生產(chǎn)計劃流程，提出利用獲利率（Profit Ratio）為投料優(yōu)先順序之啟發(fā)式演算法取代線性規(guī)劃法所求出的解，結果發(fā)現(xiàn)，當所有產(chǎn)品皆需使用的瓶頸工作站愈少，啟發(fā)式演算法之結果愈接近最佳解。 (劉韋駿，86/05)整合物件導向與模擬技術在Job shop排程決策之架構研究：以半導體晶圓廠為例，該研究整合物件導向與模擬技術使用於半導體晶圓廠Job Ship排程決策之架構，在投料決策排程方面採用的是Look-forward分析與模式建構，配合後端資料庫的建立與網(wǎng)路的架設，使資訊的傳遞更具時效性，並經(jīng)由現(xiàn)場模擬的結果，將投料及派工的決策即時通知各工作中心。由於半導體生產(chǎn)的特性，包括晶圓片重工（Rework）、迴流（Re-entrant）製程等等，使得半導體的生產(chǎn)管理與一般產(chǎn)業(yè)不同，在生產(chǎn)規(guī)劃、排程派工方面，實施較為困難，如半導體業(yè)的產(chǎn)品需求改變快速，設備與技術的更替頻繁。也因為半導體工業(yè)的製程特性迥異於一段產(chǎn)業(yè)，在生產(chǎn)規(guī)劃上面臨更大的挑戰(zhàn)。因此，對半導體業(yè)而言，在生產(chǎn)管理上所要求的主要目標如下：(一) (一) 縮短製程時間。製程時間縮短，更能及時因應需求的變動，且提高對顧客的服務。(二) (二) 提高生產(chǎn)良率。提高生產(chǎn)良率，可降低製造成本，提高產(chǎn)品利潤。(三) (三) 提高產(chǎn)出水準目前大部份晶圓廠所面臨的市場供需情形在旺季時為需求常大於工廠供給能量。所以，提高產(chǎn)出水準不僅能增加利潤亦能提高市場佔有率。(四) (四) 提高設備使用率。因為半導體設備昂貴，且設備更新迅速，成本極高。為使產(chǎn)出水準提高，對於設備的使用率必須進一步提昇。(五) (五) 降低在製品存貨在製品存貨過高，造成生產(chǎn)成本提高，生產(chǎn)製造時間延長，也使晶圓片受污染機會提高造成損失。從以上這五個目標可知，因為IC設計業(yè)主要製程外包的特性，就該產(chǎn)業(yè)而言，最能掌握的資源，在於生產(chǎn)排程的管理，所以如何求最佳排程解以減少訂單交期（Due-Date）延遲時間（Delay Time）所造成的損失，是生產(chǎn)管理的主要目標，而本研究排程的目標函數(shù)，就在於求得最小的訂單製程時間損失及交期延誤損失。綜合以上半導體相關排程問題之研究可發(fā)現(xiàn)，目前針對國內(nèi)IC設計業(yè)方面的研究大多仍在現(xiàn)有生產(chǎn)管理問題的探討與整理上，較少提出實際可運用之方法或模式，且相關文獻數(shù)量非常少，大部份文獻多屬於半導體供應鏈中的加工廠商如晶圓廠、封裝廠、測試廠等生產(chǎn)排程問題的探討與排程模式的應用。第四節(jié) 第四節(jié)基因演算法相關研究基因演算法（Genetic Algorithm，GA）最早是由Holland（Holland，1975）等人提出，最初被應用在人工智慧相關領域，後來因其求解功能強大且應用便利，所以逐漸被應用在機器學習、排程問題等領域。在本研究之文獻探討中亦可發(fā)現(xiàn)許多排程方面的研究均運用GA的方法來求解，並在各種績效的指標評估下，均可得不錯之表現(xiàn)。一般運用GA 來解決問題時，大都以圖表 2-3的流程搜尋問題之最佳解。Define fitness functionInitial population , P(t),t=0Evaluation P(t)ReproductionCrossoverMutationt=t+1New genertaionJudgement If ending condition圖表2-3 基因演算法執(zhí)行流程圖（資料來源：Holland，1975）一、 一、Define Fitness Function針對研究的問題，定義出最適合的目標函數(shù)。二、 二、Initial Population產(chǎn)生起始解，決定群體的數(shù)目（Population Size，P(t)），群體數(shù)目的多寡對於求解的效益及演算法的效率有直接的影響（Grefenststte，1986；Austin，1990），若群體數(shù)目太小，難以達到收斂，若群數(shù)數(shù)目太大，則又相當耗費計算時間。所以決定P(t)是很重要的。三、 三、Evaluation Population評估目標值，以找到最佳的parent。四、 四、Judgement判斷是否已達收斂或結束條件，並決定是否遺傳至下一代。五、 五、Genetic OperatorsGA中的基因運算元，是整個GA方法的中樞，影響著下一代群體的產(chǎn)生，較重要的運算元有再生（Reproduction）、交叉（Crossover）及突變（Mutation）。（莊盛森，1996）類神經(jīng)網(wǎng)路在動態(tài)排程問題之研究，運用GA來處理動態(tài)排程的問題。並用田口品質(zhì)工程技術（Taguchi Method），對傳遺過程中的數(shù)（群體數(shù)、交換率、突變數(shù)、遺傳代數(shù)等）以及交換運算元等變因作參數(shù)設計，並找出最佳參數(shù)組合，以增進解題品質(zhì)。（黃子晟，1999）啟發(fā)法與遺傳演算法在半導體廠排程之研究，針對半導體晶圓廠之生產(chǎn)排程，運用遺傳演算法結合派工法則建立一個排程派工模式，並經(jīng)模擬驗證其效益。最後並利用實驗設計來分析基因演算法中各參數(shù)設定對排程模式在平均流程時間和平均延遲時間的影響，分析結果顯示執(zhí)行世代與突變率對該研究的求解品質(zhì)有顯著的關係。（王培珍，1996）應用遺傳演算法與模擬在動態(tài)排程問題之探討，結合模擬技術與基因演算法建構出GA排程系統(tǒng)，利用基因演算法提供在模擬時排程決策點所需之派工法則，並將此系統(tǒng)與單一派工法則FIFO、SPT、EDD、SIO、Slack/RO等做評估比較。發(fā)現(xiàn)無論是在單一評估標準或是以加權表示的多重評估標準下，GA排程系統(tǒng)都有較佳的結果，是一頗具實用性與穩(wěn)定性的排程方法。第五節(jié) 第五節(jié)派工法則與績效評估（Cleveland & Smith，1989）探討流程式工廠(Flow Shop)中單機排程問題，該研究指出Preference List之字串編碼方雖然可以比傳統(tǒng)遺傳演算法中二位數(shù)值的表示方法產(chǎn)生較多可行解，卻不改善解的品質(zhì)，並與EDD、SPT、LST等法則比較排程效益。（周富得，86/06）流程型工廠在雙評估準則下之排程研究，探討流程型工廠排程問題中，決策者為了達成提昇系統(tǒng)績效之目標，同時要降低“產(chǎn)出時間”與“在製品庫儲水準”，針對這兩項目標主要的評估準則(1)所有工作完成時間(Makespan)最小化及(2)總流程時間（Total Flow Time）最小化加合併，使之成為一個新的評估準則。運用啟發(fā)式排程演算法，並個別建立整理規(guī)劃模式，以驗證各啟發(fā)式排程演算法所得結果之正確性，及作為評估啟發(fā)式排程演算法求解品質(zhì)成效的基準。該研究發(fā)現(xiàn)啟發(fā)式排程演算法在多機動態(tài)啟發(fā)式排程演算法中，求解品質(zhì)已出現(xiàn)明顯下降的情況。針對績效評估標準方面，在過去研究中，大多以單一的評估準則作為決策參考依據(jù)，但一般實務應用上，決策者在評估方案時往往不只參酌一項評估準則制訂決策，因此，若僅考慮單一評估準則所獲得的排程計畫，儘管在此模式評估準則下可能是最好的，但若考量其它評估準則，卻不見得是最好的。以下為多項評估準則模式的分類：一、 一、Posteriori Articulation of Preference(一) (一) 目標函數(shù)是在所有評估準則中挑選一項，其餘之評估準則為限制式。(二) (二) 目的在縮小求解之狀態(tài)空間以迫使問題簡化，但當問題變大時，決策者可能會因資料量與限制條件迅速擴增而喪失最滿意解之機會二、 二、Priori Articulation of Facts(一) (一) 目標函數(shù)是所有評估準則依據(jù)決策者之全盤考量而決定每一個評估準則的權重(Weight)，根據(jù)權重予以合併。(二) (二) 此類方式在實務上較為實用。本研究即以第二種“Priori Articulation of Facts”績效評估方式做為績效評估準則即目標函數(shù)是所有評估準則依據(jù)決策者之全盤考量而決定每一個評估準則的權重(Weight)，根據(jù)權重予以合併。綜合本章節(jié)之相關文獻探討，針對半導體產(chǎn)業(yè)生產(chǎn)排程問題之研究，多採用FIFO、SPT、EDD、SIO、Slack/RO 等派工法則，由此可知這些派工法則較適用於該產(chǎn)業(yè)之排程問題的解決。第參章 第參章研究方法第一節(jié) 第一節(jié)研究範圍與限制本研究針對半導體產(chǎn)業(yè)之中的專業(yè)IC設計公司的主要產(chǎn)業(yè)加工程序的生產(chǎn)管理為範圍。探討IC設計公司生產(chǎn)排程的問題，發(fā)展SCMSS，使系統(tǒng)在複雜的環(huán)境下，達到理想的排程績效目標。在系統(tǒng)建構過程中，有如下的假設與限制。一、 一、製程範圍IC半導體加工製程隨產(chǎn)品和市場需求而不同，為了簡化模式的推展和說明，假設流程裡只有(1)晶圓製造完成、(2)晶圓測試、(3)IC封裝和(4)最後測試，四個不可缺少的主要生產(chǎn)別。二、 二、產(chǎn)品範圍及型態(tài)IC設計公司的產(chǎn)品型態(tài)多樣化，組合型態(tài)的產(chǎn)品，並不在本研究範圍內(nèi)，本研究只針對單一的產(chǎn)品型態(tài)，即投入料到產(chǎn)品完成整個生產(chǎn)過程中間沒有分級、分枝成二種以上，且銷售時也沒有成套出貨的產(chǎn)品。第二節(jié) 第二節(jié)SCMSS模式的建立一、 一、IC設計業(yè)生產(chǎn)排程之決策架構IC設計公司每個加工程序，可能都有數(shù)個外包廠或加工廠在進行生產(chǎn)活動，生管（生產(chǎn)計劃）單位的生產(chǎn)分派、排程和一般的生產(chǎn)管理，是屬於多廠間的跨廠整合管理工作，如圖表 3-1。生管單位必須整合多個加工廠之間的資訊，並且負責各項生產(chǎn)工令單及外包單的開立、追蹤及跟催工作，每日整理出各個製程產(chǎn)品的在製情況，提供業(yè)務單位相關資訊以掌握交期，並能準時交貨給客戶。Process 1晶圓代工Process 3IC封裝IntegrationAnd ArrangementOf AllocationAndSchedulingTotal integration of Planning and ControlFAB-NFAB-2FAB-1Planning&ControlTesting House-NTesting House -2Testing House -1Planning&ControlTesting House-NTesting House -2Testing House -1Planning&ControlAssembly House-NAssembly House -2Assembly House -1Planning&ControlIntegrationAnd ArrangementOf AllocationAndSchedulingIntegrationAnd ArrangementOf AllocationAndSchedulingIntegrationAnd ArrangementOf AllocationAndSchedulingMarketing and Customer設計公司對於外包廠的生產(chǎn)計劃和排程外包廠對於某設計公司的生產(chǎn)計劃和排程Process 4最後測試Process 2晶圓針測圖表3-1 IC設計公司的生產(chǎn)管理活動示意圖（資料來源：陳炳旭，86/06）二、 二、SCMSS模式架構基因演算法，GA訂單：J1,J2JnProcess 1晶圓代工Process 2晶圓針測Process 3IC封裝Process 4最後測試求得最佳排程解訂單：J3,J7,.J5本研究依IC設計公司之訂單式生產(chǎn)需求，建構SCMSS模式的架構，如圖表 3-2。透過基因演算法，找出IC 設計公司各個製程之最佳排程解。圖表3-2 SCMSS系統(tǒng)架構模式(資料來源：本研究整理所得)三、 三、GA排程架構本研究提出以基因演算法找出IC設計業(yè)生產(chǎn)四個階段之最佳排程解，來解決IC設計業(yè)工廠排程的問題，此排程系統(tǒng)的架構圖如圖表 3-3。所需輸入的資料有產(chǎn)品相關資料、資源需求資料、績效衡量標準?；蜓菟惴ǎ℅A）目標函數(shù)（Evaluate）產(chǎn)品資料資源需求資料績效評估標準訂單n將訂單排至各階段之生產(chǎn)資源 Process1 Process2 Process3 Process4Current LoadingNew Loading最佳排程解圖表3-3 GA排程架構圖(資料來源：本研究整理所得)第三節(jié) 第三節(jié)研究假定條件一、 一、在IC 設計公司的測試製程（FT、CP test），會因產(chǎn)品良率過低，而有重測（Rework）的情形，因其發(fā)生仍屬少數(shù)，如本研究實例探討之個案，每個月發(fā)生的情況約僅1/300，此種良率過低的情形因發(fā)生機率非常低，所以在本研究模組中，並不考慮產(chǎn)品重測的情形。二、 二、本研究模組之需求的來源為訂單式生產(chǎn)。三、 三、在IC設計公司的測試製程（FT、CP test）之機臺的排程，考慮所有目前時點可以預知的現(xiàn)場資訊，不能預知的資訊，如當機事件，對系統(tǒng)的影響與如何解決，在本研究中將不予探討。四、 四、在IC設計公司的測試製程（FT、CP test），由於測試機臺之測試產(chǎn)品大多採連續(xù)式排程或固定方式，例如相同或相似的產(chǎn)品排在固定的測試機臺，所以有關機器之整備時間（Setup time）或調(diào)整時間、工件運輸時間均不考慮或假設已包含於製程時間內(nèi)。當機臺換線測試不同產(chǎn)品時，其Setup time最多也是花費10至30分鐘，而整個製程約需4小時。五、 五、假設已發(fā)出訂單不可再修改訂單，沒有改單的情形。六、 六、假設所得到各種資訊都正確無誤，不考慮資訊不正確時的防範辦法。第四節(jié) 第四節(jié)研究設計一、 一、研究步驟本研究採用現(xiàn)場調(diào)查（Field Study）的方式，深入探討IC設計公司目前的生