工業(yè)4.0少了RFID怎么行，困難重重如何破

　　009年國務(wù)院總理溫家寶在感知的中國談話中，首次提到物聯(lián)網(wǎng)（Internet of Things， 簡稱IoT），之后物聯(lián)網(wǎng)正式被列為國家五大新興戰(zhàn)略性產(chǎn)業(yè)之一，物聯(lián)網(wǎng)開始在產(chǎn)官學(xué)之間風(fēng)起云涌，蔚為風(fēng)潮，紛紛投入大量人力物力。七年后，2016年三月召開的兩會，國務(wù)院總理李克強(qiáng)在政府工作報(bào)告中表示，十三五期間要促進(jìn)物聯(lián)網(wǎng)的廣泛運(yùn)用，更確立物聯(lián)網(wǎng)戰(zhàn)略性產(chǎn)業(yè)的地位。

　　2013年4月8日的德國漢諾威工業(yè)博覽會（Hanover Fair）中，工業(yè)4.0（Industry 4.0）工作小組提出了最終報(bào)告，工業(yè)4.0也立刻在全世界政府及民間都掀起了不小的風(fēng)潮。有工業(yè)4.0， 表示之前還有1.0， 2.0 及3.0，簡單的說法工業(yè)1.0是機(jī)械化，工業(yè)2.0是電力化，工業(yè)3.0是計(jì)算機(jī)化，工業(yè)4.0則是智能化;而欲達(dá)到智能化，則數(shù)據(jù)信息的項(xiàng)目化（Itemized）和數(shù)位化（Digital TransformaTIon） 則是其重要的第一步和基礎(chǔ)。

　　RFID是物聯(lián)網(wǎng)中最重要的傳感器（Sensor），簡單的說，物聯(lián)網(wǎng)是將萬物屬性靠RFID及其他傳感器，轉(zhuǎn)化為數(shù)據(jù)，經(jīng)整理分析之后，變成有價(jià)值的應(yīng)用服務(wù);由此觀之物聯(lián)網(wǎng)與工業(yè)4.0兩者互為表里，相輔相成。

　　在集成電路（IC）制造流程旳后半段，一般也稱為封裝/測試，或簡稱封測，比起前半段的芯片制造，盡管各站所使用的機(jī)器亦非常先進(jìn)，也高度自動化，但流程智能化的程度則相對落后。在芯片段，已有所謂無人工廠（Unmanned Factory），在封測段則要達(dá)到無人境地，還有一段不短的路要走。

　　在芯片制造段，從頭到尾都是芯片（Wafer）形態(tài)，同一尺寸芯片的流程都使用同一種載具，有標(biāo)準(zhǔn)尺寸，一般稱為芯片盒的FOUP，絕大部份每盒數(shù)量都是固定的25片。 但在封測段，有各種不同的package，其流程也不盡相同，本文茲以Ball Grid Array（BGA）為代表來解釋。集成電路在封測段流程中會以三種不同型態(tài)呈現(xiàn)，分別是芯片，芯元（Chip）及成品（Unit）， 因此各段就需要不同的載具，分別是與前段同的FOUP，及Die Bond之后使用，被稱為彈夾的Magazine，及SingulaTIon 之后流程所使用的 Tray盤（圖1），這使得封測段制程的數(shù)據(jù)化及自動化，相對復(fù)雜許多，封測廠站與站之間，目前大部份仍然用人力以手推車搬運(yùn)，仍以人工讀取Bar Code方式，做為存貨系統(tǒng)型號及數(shù)量等這些數(shù)據(jù)的來源。因此封測段流程數(shù)據(jù)化及，首先要解決載具的電子卷標(biāo)，及儲存柜中電子卷標(biāo)讀取的問題。

　　RFID加速IC封測工業(yè)4.0 之實(shí)現(xiàn)

　　圖1 ： 封測段流程中集成電路會以三種不同形態(tài)呈現(xiàn)，使用不同的載具，本圖以不同顏色標(biāo)示。

　　另外不像芯片段，每盒數(shù)量都是固定的25片，在封測段每批的數(shù)量，實(shí)際運(yùn)作上并無法固定，每站儲存柜的存貨盤點(diǎn)、追蹤也成為另一個(gè)阻礙數(shù)據(jù)化及自動化的困難點(diǎn)之一。

　　針對封測段制程中不同載具，數(shù)量不同的問題，恒隆科技已成功發(fā)展出鑲嵌在不同載具上的電子卷標(biāo)（tag），設(shè)計(jì)出適合儲存柜的近場天線（Near Field Antenna），發(fā)展出有效的調(diào)整辦法，并已累積足夠經(jīng)驗(yàn)，使得封測段各站皆可借助RFID，達(dá)到流程數(shù)據(jù)化及自動化等工業(yè)4.0所揭橥的目標(biāo)（圖2，3）。其中會碰到的困難及解決辦法說明如下 ：

　　1. 在芯片貼片，研磨（Backside Grinding），Die Bond等使用黏性膠帶的各站，誤用膠帶是很多封測廠都曾碰過的問題，使用UHF RFID解決方案，發(fā)現(xiàn)誤用時(shí)立刻停機(jī)檢視，是釜底抽薪的最好辦法。 黏性膠帶部份，已取得大部份供應(yīng)廠商配合，在出貨前將特定電子卷標(biāo)貼在軸心內(nèi)，加上機(jī)臺上讀取器（Reader）及必要軟件，可根本解決誤用膠帶的質(zhì)量問題，及后續(xù)衍生報(bào)癈及賠償?shù)南嚓P(guān)損失。

　　2. 在封測段有數(shù)個(gè)需要高溫烘烤的制程，溫度約在200℃左右，所使用的電子卷標(biāo)要能耐得住200℃高溫，有部分客戶是將電子卷標(biāo)連同載具放入烤箱，當(dāng)成該批經(jīng)過烘烤之證明。

　　3. 使用的載具中的彈夾（Magazine）及儲存柜都是金屬，是對RFID 運(yùn)作是最困難環(huán)境，因此電子卷標(biāo)及讀取器天線（第4項(xiàng)）須要特別設(shè)計(jì)，以達(dá)抗金屬的效果。

　　4. 各站存貨儲存柜大小不一，形狀各異，且能供安裝RFID讀取器的空間有限，再加上大部份都是金屬材質(zhì)，因此設(shè)計(jì)能在狹窄彎曲金屬環(huán)境中使用的近場天線，所謂Leaky Cable Antenna （LCA或稱 Enhanced Surface Wave Guide），再搭配Coupling Cable Line（CCL），Small RadiaTIon Patch（SRP）等的應(yīng)用，方能克服限制。該近場天線并已分別獲得臺、美專利，中國部份則審議中。

　　5. 除了制程，事實(shí)上像無塵室管制（Clean Room Access Control），無塵服管理（Clean Room Garment Management），氣瓶管理（Gas Cylinder Management）等非制程的管理項(xiàng)目，亦可借助RFID，達(dá)到更安全，更有效率的目的。

　　圖2 ： 封測段流程中使用多種不同的載具，如何讓不同載具可被辨識，是流程智能化的要件，RFID則是最有效，性價(jià)比（Price-performance raTIo）最好的傳感器（Sensor）。

　　圖3 ： 封測段流程中各站存貨儲存柜，大部份為金屬材質(zhì)，形狀各異，空間也有限，因此須要特別設(shè)計(jì)的近場天線，再搭配CCL、SRP等的應(yīng)用，方能克服限制。

　　圖 4 ： 集成電路封測段RFID實(shí)際應(yīng)用與效益;其中Front End指Wire Bonding前各站，Back End則指Molding至Singulation各站。

　　集成電路封測段RFID應(yīng)用，除了可以建立制程及存貨中每一批（Batch or Lot），每一型號（Device）在不同站別可辨識的身份，達(dá)到項(xiàng)目化，再進(jìn)一步構(gòu)成網(wǎng)絡(luò)聯(lián)機(jī)，輔以相關(guān)軟件系統(tǒng)，即可建立智能化工廠的基礎(chǔ)，逐站擴(kuò)充最后就可達(dá)到無人工廠及無紙化（Paperless）的目標(biāo)，并同時(shí)可提升生產(chǎn)力，確保質(zhì)量， 并提升資產(chǎn)安全的目的，大幅提升企業(yè)競爭力。