全球供應鏈近年正面臨劇烈的區域重組挑戰，疫情之下製造工廠被迫停工、原物料供應也因此中斷，導致供應鏈發生缺料、缺貨等問題，大型品牌廠也害怕供貨不足而向供應鏈大量下單，不惜超出實際需求也要確保供貨穩定，進而排擠到中小型公司的訂單，形成典型「長鞭效應（Bullwhip effect）」，進一步加劇供貨不足的情況。
未來供應鏈的挑戰將會更加嚴峻，隨著市場需求變化加快，客戶需求與訂單數量變化會更難以預測，再來是勞動力短缺問題，疫情導致的防疫與跨國流動限制都導致各地出現缺工潮，一定程度限制了產能擴增的速度，加上品牌廠近年積極訴求 ESG 標準，要求供應鏈企業必須蒐集並提供環境監測資料以符合環境保護要求，都考驗著供應鏈企業預測訂單數量、ESG 管理與調控產能的策略。
也因為如此，「智慧製造（Smart Manufacturing）」成為 2021 年的熱門題材，傳統製造業正迎來全面數位轉型的轉捩點，為了整合供應鏈資源與促進企業交流，國際半導體產業協會（SEMI）於 9 月 23 日及 24 日舉辦高科技智慧製造論壇，探討如何運用 AI、5G、邊緣運算、混合雲、數位雙生以及各項的技術協助企業實現遠端、彈性、跨廠跨區管理的「韌性供應鏈（Resilient Supply Chain）」。
智慧製造並非單純導入系統，轉型過程牽涉了複雜的整合挑戰，需要多方供應商與服務商共同合作協助業者引入智慧工廠架構，這次論壇便邀請涵蓋半導體與 IT 產業的領導公司，一同暢談他們如何為客戶提供完善的解決方案。
半導體製造是台灣的核心產業，也是已經高度自動化的產業，但面對日益複雜的高階製程挑戰，半導體公司透過導入更先進自動化設備輔助生產，台積電營運 / 先進封裝技術暨服務副總經理廖德堆先是分享台積電在 7 奈米、5 奈米到最新 3 奈米製程發展路線，說明 3D 晶片（SoIC）被視為異質整合 Chiplet 領域中的關鍵技術，原理是透過堆疊裸晶（Die），將原本平面空間轉化為更有效率的立體堆疊，進而縮小晶片體積、提高效能，同時達到更好的功耗表現，
高密度垂直堆疊技術有許多困難等待克服，台積電為此打造了專屬 SoIC 的整合式智慧工廠，單一廠區內 SoIC 製造完成便能自動直送隔壁 InFo/CoWoS 區進行封裝，完成再自動轉送至附近的先進測試區執行後續生產流程，藉由一站式解決方案提供客戶高效、即時的晶圓製造服務。
晶圓廠更具備內部開發的先進智慧製造系統，例如五合一的自動物料搬運系統（AMHS），可對應不同的程序抓取對應的晶圓材料，自動化完成高複雜度的多個 SoIC 堆疊、排程調度與 3D 打線封裝（Wire Bonding）流程，另外先進製程控制（Advanced Process Control, APC）也提供 Silcon Fab 與 SoIC Fab 之間的前饋控制，能隨時監控各機台的運作情形並確保前後製程的良率穩定。
自動化缺陷分類系統（Auto-Defect Classification, ADC）也是重要的智慧化系統設備之一，它能在極短時間偵測晶圓上的瑕疵，並且提前預警以避免災難發生，不只如此，晶圓製造從物料紀錄、每一道製程參數與良率控管都必須是可追溯的資料，才能找出製程的根本原因並提出改善方案，未來更會借助 AI 演算法學習、預測和預防錯誤產生，甚至是讓 AI 自動對應以提升良率。
最後他強調台積電的核心價值就是品質，為了要符合未來應用對晶片運算的需求，台積電藉由整合先進矽晶圓製程、封裝、記憶體技術、基板到散熱方案的生態系，提供最完整的 SoIC 晶片方案。
整合製造流程與導入自動化設備已是全球供應鏈趨勢，作為全球領先的製造科技公司，鴻海科技集團集團資訊長龔培元認為數位轉型在未來五年不只是趨勢，而是維持競爭力的必要策略，也就是鴻海的「3+3 策略」，朝向電動車、數位健康、機器人、人工智慧、半導體以及次世代通訊積極發展，富士康將從現行的人力密集型，轉型到技術與資本密集的科技公司，數位化系統則是智慧製造中的骨幹。
鴻海截至 2020 年為止已經打造了 11 座「燈塔工廠」，作為數位轉型的成功案例，其中打造的智慧製造生態系可透過標準化與模組化的方式蒐集數據並作為人工智慧方案的訓練資料，利用 AI 自動化系統以取代重複動作與流程，同時使用數據分析與管理工具不斷改進產能與運作效率。
談到 AI 自動化，邊緣運算無疑是重要的技術基礎，NXP Semiconductors 自動化系統事業總監 Hervé Charles 指出邊緣運算（Edge Computing）與人工智慧的技術應用是智慧製造策略的核心，舉例來說，企業在產線上設置許多高解析度攝影機，利用圖像辨識演算法辨別瑕疵產品，可取代人工檢驗的流程，藉此降低人力需求與改善產出品質。
不只是這樣，現代工廠正經歷數據產出的爆發期，中心化處理的雲端運算早已無法負荷，邊緣運算將扮演重要的角色，除了兼顧資訊安全，還具備達到更低延遲與更低的運算成本，對於工廠而言，企業應針對不同的架構與應用場景，選用最適合的混合式解決方案，
除了工廠自動化與 IoT 架構導入，客戶訂單管理及預測也是關鍵的一環，Aamzon Web Services全球高科技與電子事業部負責人 Vijay Wunnava 說明傳統製造企業向來是用歷史資訊來預測未來訂單，企業未來則可以使用 AWS 服務管理及預測訂單，透過結合亞馬遜的零售經驗、外部資料庫以及演算法來提高訂單預測準確度並最佳化庫存管理。
由此可知，數據分析可以為企業創造驚人的效益，泵浦大廠愛德華先進科技半導體服務事業部副總經理朱仲聖則以半導體業附屬製造無塵室（Sub-Fab）為例，半導體蝕刻製程中常需要使用乾式泵浦（Dry Pump）創造真空環境，藉此控制低壓環境以提高氣體穩定性，假設泵浦設備發生外洩將對製程良率有很大的影響，為了提供最長的正常運算時間，他們利用 Sub-Fab 設備數據分析，發展出多個最佳解決方案與管理工具，能提供客戶預測性維護服務，除了定期維護之外，還能提前偵測到設備潛在異常並提前修復，案例更顯示在 12 個月內讓單季停機時間在一個標準差內從 50 小時減少至 10 小時。
除了分析之外，數據採集、傳輸與整合也是個系統設計難題，其中 5G 通訊將扮演相當重要的角色，遠傳電信企業暨國際事業群產業解決方案協理曾慧玉表示 5G 企業專網憑藉大頻寬、低延遲的傳輸特性，能提供高覆蓋度與穩定度的無線數據傳輸服務，解決傳統企業廠內佈線與 WIFI 不穩的痛點，可實現像是工廠產線即時監控、結合混合實境（Mixed Reality）為員工提供現場虛擬指引，以及使用 AI 演算法預測產線故障率等智慧應用。
因應自動化應用和數據分析的需求快速成長，市場對高速運算與 5G 晶片的功能要求也更為複雜， Kulicke & Soffa 執行副總裁張贊彬點出晶片設計上要將更複雜的元件整合進單一晶片，還須兼顧體積、能耗與散熱，使得先進封裝技術在異質整合中需求大幅增加，但先進封裝需要克服數項挑戰，像是封裝過程中助焊劑 (Flux) 的使用也容易產生殘留問題，加上線徑越小、精度要求與複雜度也跟著提升，例如多個 EIC/PIC 裸晶在熱壓鍵合 (TCB) 的堆疊過程中會發生翹曲狀況，過大的 PIC 裸晶也會限制在基板上堆疊 EIC/PIC 裸晶的底部填充作業。
為此 K&S 提出 TCB 封裝方案，旗下 APAMA 熱壓黏晶機具備高精度、良好的溫度控制與貼合方案，有助於客戶提升封裝良率和升級至 TCB 先進封裝製程；Katalyst 覆晶封裝機則具備 3 微米精度與高達 15,000 每小時產出性能，內建的全自動校正系統也會不斷消除頭對頭的震動誤差，此外 Liteq 500 先進封裝光刻步進機具備高可靠度，可以協助客戶減少一半的使用成本。
然而 AI 並非只是一項技術，它還要能解決問題，洛克威爾智慧製造創新應用總監王展帆點出許多企業在導入 AI 應用時，常常面臨到的一個困境是工廠的工程師不懂數據，同時開發演算法的資料科學團隊也不懂工廠與設備的運作模式，因此在整合上會遇到許多難題，洛克威爾為此提供一個數據整合平台，透過串聯工廠內所有智慧設備的監測資料，整合成簡單易用的使用介面讓企業人員都能運用數據來改善工作效率。
對此西門子人工智慧部門總監 Siegmund Duell 也提出同樣的看法，但他也補充 AI 不能只仰賴邊緣運算，因為生產線上並非靜態數據，會隨著時間而偏移或是變化， AI 演算法的表現會隨著時間而產生偏誤，企業必須透過雲端定期監控與更新 AI 演算法確保模型的正確性。
另一方面，業界預計 GAA 製程在先進節點將會取代 FinFET 製程，Lam Research 半導體製程整合總監 Joseph Ervin 指出 GAA 製程可以帶來更佳的通道控制特性與更低的晶片功耗，但也將面臨更複雜的製程設計，為了解決棘手的製程設計難題，Lam Research 提供 SEMulator 3D 設計平台，藉由模擬製造流程，創造出另一個數位雙生（Digital Twins）的虛擬工廠，可視覺化呈現整個晶圓製造流程、模擬製程內的交互關係，並藉由非線性迴歸跟機器學習演算法來預測和驗證產出結果，客戶不需要實際上線測試，只需透過虛擬設計工具便能最佳化製程整合流程，以節省可觀的前期成本。
由此看來，高科技智慧製造不只是導入 IT 設備，企業必須深度理解製造流程與對應痛點，從訂單管理、生產流程自動化、數據蒐集、良率控管到後續利用數據不斷改善流程，企業必須深度理解製造流程與對應痛點，才能設計出完善的流程與部屬適合的硬體設備來解決問題，這背後是眾多供應商、外部系統商以及軟體服務商的共同努力成果。
SEMI 透過整合台灣資訊與半導體產業資源，偕同智慧製造委員會持續地暢通跨界交流與溝通橋梁，藉由展會、標準制定服務與資安、大數據等各種技術會議，協調產業鏈上、下游持續推動台灣成為亞洲高階製造中心與半導體先進製程中心，讓智慧製造在協助企業追求更高的產能的同時，還能兼顧跨廠跨區、遠端管理與流程分析，建構出不斷改進的彈性供應鏈滿足變遷快速的市場動態需求。
「高科技智慧製造特展（Smart Manufacturing Expo Taiwan）將與SEMICON Taiwan國際半導體展同期同地展出，即將於台北南港展覽館一館以歷年最大規模之姿隆重登場。現場將匯集橫跨高科技製造業智慧製造解決方案業者、系統整合、軟硬體商及智慧製造需求端業者，除此之外，也再次規劃「資安」專區，針對該議題提供對應所需的防護觀點。另外搭配「高科技智慧製造未來展區」，邀集AWS、Beckhoff、遠傳等領導企業共同創造虛實整合技術應用裝置互動展出，呈現最新智慧製造解決方案。
