全球半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)正在以前所未有的速度擴(kuò)張。麥肯錫的分析表明，到2030年，該行業(yè)將以每年6%到8%的速度增長，屆時年銷售額將達(dá)到1萬億美元大關(guān)。

終端市場對計算、數(shù)據(jù)存儲、無線通信和人工智能等用途的需求約占這一增長的60%。其余部分來自需要成熟節(jié)點（8英寸或6英寸）的行業(yè)，如汽車、工業(yè)和有線通信領(lǐng)域。雖然需要尖端芯片的終端市場（如計算和人工智能領(lǐng)域）的動態(tài)可能會造成需求的小幅波動，但至少在未來十年內(nèi)，半導(dǎo)體行業(yè)將實現(xiàn)整體增長。

該行業(yè)的發(fā)展伴隨著投資。在過去的20年中，領(lǐng)先的12英寸晶圓在研發(fā)和運營最佳實踐方面獲得了大量投資，這使得提高制造能力變得相對容易。但對于8英寸或更小的晶圓平臺（常用于汽車、工業(yè)和有線通信），情況就不同了。

在這些平臺上制造的芯片被稱為“成熟節(jié)點”，歷來需求固定，增長平緩。但是，當(dāng)終端市場的巨大需求將成熟節(jié)點的制造設(shè)施——即“晶圓廠”——推向滿負(fù)荷生產(chǎn)時，情況就發(fā)生了變化。

許多晶圓廠需要迅速提高產(chǎn)能，還有一些需要提高性能，以盡量減少因維護(hù)而停工的成本。但大多數(shù)擁有成熟節(jié)點的晶圓廠至少已有20年的歷史，其設(shè)備、工藝和生產(chǎn)率也與之不相稱。

在這種情況下，工廠的效率對于滿足市場需求和成本預(yù)期就顯得尤為重要。潛力是巨大的。根據(jù)麥肯錫的經(jīng)驗，提高設(shè)備的可靠性可以幫助工廠將工具可用性（一臺設(shè)備準(zhǔn)備好處理來料的時間比例）提高15%以上。當(dāng)應(yīng)用于瓶頸問題時，約70%至80%的改進(jìn)將轉(zhuǎn)化為工廠的整體設(shè)備效率（OEE）（生產(chǎn)運營利用率相對于其全部潛力的整體衡量標(biāo)準(zhǔn)）。因此，工廠可以在不增加工具或擴(kuò)大占地面積的情況下，迅速利用大量的潛在能力，通?？商岣?0%以上。

受訪者對公司產(chǎn)生負(fù)面影響的各種因素的態(tài)度分析（從非常負(fù)面到非常正面）

要做到這一點，就必須在思維方式、流程和系統(tǒng)上做出重大改變，從被動反應(yīng)轉(zhuǎn)向預(yù)防和提前規(guī)劃。工廠領(lǐng)導(dǎo)者需要優(yōu)先考慮設(shè)備恢復(fù)，進(jìn)行持續(xù)的計劃維護(hù)，并有效管理零部件。本文的見解將為8英寸或更小的晶圓平臺帶來最大益處，但這些概念適用于所有半導(dǎo)體工廠。

舊習(xí)使工廠處于被動模式

許多運行成熟節(jié)點的工廠尚未采用最新的數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)、精益生產(chǎn)流程和實踐以及“工業(yè)4.0”工具。多年來的成本削減和人才流失造成的機(jī)構(gòu)知識流失削弱了生產(chǎn)車間的能力。這些因素綜合在一起，使得應(yīng)對維護(hù)問題變得困難重重，而且在發(fā)生問題時效率低下

隨著時間的推移，由于缺乏有計劃、有組織的行動，許多工廠陷入了反應(yīng)性維護(hù)的怪圈，導(dǎo)致工廠整體可用性降低，晶圓產(chǎn)出減少。根據(jù)麥肯錫的經(jīng)驗，一些工廠的維護(hù)率（M-ratios）已經(jīng)低于1.0，這意味著計劃外維護(hù)時間超過了計劃內(nèi)維護(hù)時間。這種“救火”式的維護(hù)工作分散了對戰(zhàn)略性維護(hù)計劃的規(guī)劃和實施的注意力和資源。如果計劃外維護(hù)的時間大大超過計劃內(nèi)維護(hù)的時間，那么實際上是工具在控制維護(hù)組織，而不是相反。實現(xiàn)季度出貨目標(biāo)的壓力會增加制造團(tuán)隊的壓力，而這并不總是有利于嚴(yán)謹(jǐn)?shù)亟鉀Q問題。結(jié)果就是對問題做出反應(yīng)，導(dǎo)致停機(jī)時間延長、故障重復(fù)發(fā)生、工具可用性降低，最終影響晶圓產(chǎn)出。

除了工具性能、晶圓裝載和質(zhì)量之外，工具可用性也是影響OEE的關(guān)鍵因素之一。工具可用性有時會下降，但決策者對此的反應(yīng)至關(guān)重要。

從理論上講，決策者和實踐者應(yīng)制定并實施有效的計劃維護(hù)時間表，隨著時間的推移降低意外維護(hù)的頻率。實際上，這樣做很困難，因為流片中的各個步驟是相互依存和復(fù)雜的，設(shè)備也是如此。因此，麥肯錫觀察到，在40%到70%的工具故障情況下，管理人員都會專注于“救火”故障排除工作。這種做法必然促使他們優(yōu)先考慮短期效益。在其余的情況下，管理人員可能會嘗試實施一項計劃，但這些努力往往注定要失敗，因為“救火”消耗了過多的資源。

改善晶圓廠的可用性

在大多數(shù)情況下，可以通過解決計劃外維護(hù)來提高工具可用性。一個小時的計劃內(nèi)維護(hù)通常可以節(jié)省三到四個小時的計劃外維護(hù)。

一流的半導(dǎo)體工廠維護(hù)計劃包括三個基本要素：通過短環(huán)根本原因分析（RCA）快速解決問題、建立堅實的計劃維護(hù)基礎(chǔ)以及高效管理零件。

通過短環(huán)RCA快速解決問題

短環(huán)根本原因分析是一種敏捷的問題解決技術(shù)，可以幫助團(tuán)隊分解原因并生成解決方案，它可以幫助團(tuán)隊就工具停機(jī)的主要原因達(dá)成共識，并制定解決計劃。這種方法可以解決中等復(fù)雜程度的維護(hù)問題，這些問題約占糾正性維護(hù)中出現(xiàn)的問題的一半。

半導(dǎo)體工廠團(tuán)隊可以利用短環(huán)RCA找到解決特定工具問題的最佳方法。

對于需要進(jìn)行根本原因分析的每臺設(shè)備，團(tuán)隊都將明確指出需要解決的問題，并評估其頻率和影響。小組還將確定調(diào)查問題所需的內(nèi)部和外部資源。

下一步是收集有關(guān)設(shè)備的歷史數(shù)據(jù)，與相關(guān)機(jī)器技術(shù)人員再次確認(rèn)問題的性質(zhì)，并確定任何相鄰的問題。

為了開展RCA，工作團(tuán)隊將聚集在一個專門的場所，提出假設(shè)，采用五項原因分析法（一種特殊的詢問式問題解決技術(shù)，用于確定問題的根源），對可能的根本原因進(jìn)行優(yōu)先排序，并集思廣益找出潛在的解決方案。這項工作的結(jié)果可能是一個可能成功的行動方案。如果不成功，團(tuán)隊可以重新使用歷史數(shù)據(jù)來產(chǎn)生洞察力，從而轉(zhuǎn)化為解決方案。

最后，團(tuán)隊將實施他們的解決方案并跟蹤其效果。這里的記錄至關(guān)重要，尤其是當(dāng)團(tuán)隊了解到某臺設(shè)備的問題是否是系統(tǒng)性的，以及是否會對其他業(yè)務(wù)領(lǐng)域產(chǎn)生影響（如工廠的戰(zhàn)略備件）時。

模糊邏輯等分析框架（使用一組模糊設(shè)備注釋來識別關(guān)鍵的工具停機(jī)問題）可以幫助團(tuán)隊根據(jù)停機(jī)時間和頻率識別最常見的問題。必要時，還可召集包括供應(yīng)商和工具供應(yīng)商在內(nèi)的特設(shè)團(tuán)隊召開研討會，重點找出每個問題的根本原因。

實施這些習(xí)慣需要合適的專業(yè)知識、資源、紀(jì)律和執(zhí)行力。擁有這種統(tǒng)一框架的一個好處是，晶圓廠團(tuán)隊可以利用已有的人才，它還有助于抵消有經(jīng)驗員工流失的影響。工廠團(tuán)隊可以分配資源，全面解決團(tuán)隊發(fā)現(xiàn)的任何問題，這樣每個問題只需解決一次。從經(jīng)驗中獲得的知識可用于培訓(xùn)員工和解決未來的問題。

打下堅實的計劃維護(hù)基礎(chǔ)

有效的計劃維護(hù)項目可將工廠可用率提高5到7個百分點。雖然回報豐厚，而且步驟簡單明了——規(guī)劃、實施和持續(xù)改進(jìn)，但在許多工廠，計劃性維護(hù)計劃很難持續(xù)建立。耗費資源的救火工作現(xiàn)狀和過時的維護(hù)程序是一個障礙。

自上而下的承諾、問責(zé)制以及領(lǐng)導(dǎo)工作的利益相關(guān)者的支持，都有助于計劃性維護(hù)項目的扎根。一個成功的計劃性維護(hù)項目的基礎(chǔ)是讓制造團(tuán)隊有機(jī)會逐步采用正確的做法。每個流程節(jié)點都能讓團(tuán)隊認(rèn)識到其有效預(yù)防工作的影響。針對不同任務(wù)的標(biāo)準(zhǔn)和評級（如銅級、銀級和金級）可以激勵團(tuán)隊不斷改進(jìn)，實現(xiàn)更高水平的績效。

最成功的項目每周都會召開團(tuán)隊會議，審查通過關(guān)鍵績效指標(biāo)衡量的進(jìn)展情況，并進(jìn)行反饋，幫助團(tuán)隊制定進(jìn)一步改進(jìn)的計劃。在這些項目中，計劃包括提前安排維護(hù)工作并通知相關(guān)利益者。最有效的團(tuán)隊會安排未來兩周的維護(hù)活動，并至少提前十天通知利益相關(guān)者。

實施階段的重點是與利益相關(guān)者進(jìn)行溝通，消除計劃維護(hù)活動的障礙。一流團(tuán)隊每班至少檢查兩項計劃維護(hù)活動，并在30分鐘內(nèi)解決路障。

從那時起，持續(xù)改進(jìn)就是一個不斷采用或拒絕可能的改進(jìn)的過程。效率最高的團(tuán)隊會在收到建議后一周內(nèi)做出采納或拒絕的決定，這樣新建議就能迅速融入他們的工作方式。

有效管理

設(shè)備的零件管理可能是影響工廠可用性的隱形殺手，因為更換零件并不總是與嚴(yán)重問題相關(guān)聯(lián)。但是，解決方案（這里指的是零部件）的延遲或不可用會延長或惡化最初的問題。采購團(tuán)隊可能需要尋找替代供應(yīng)商，庫存中的零件可能無法入賬，多個團(tuán)隊或團(tuán)隊成員可能在沒有協(xié)調(diào)或明確責(zé)任的情況下處理相同的問題。

一個零件的缺失或延遲可能導(dǎo)致工具停機(jī)，其停機(jī)時間比零件有庫存時的預(yù)期停機(jī)時間長達(dá)六倍。在整個工廠中，零件管理是一項無止境的挑戰(zhàn)，也是一項至關(guān)重要的挑戰(zhàn)。

由于與零部件管理相關(guān)的挑戰(zhàn)是多變的，而且往往是無止境的，因此必須重點識別正確的問題。由于許多不同的原因，經(jīng)常會出現(xiàn)脫節(jié)。因此，采購團(tuán)隊最終可能會把重點放在采購非優(yōu)先部件上，而關(guān)鍵的、阻礙工作的部件庫存卻仍未填補(bǔ)。

控制塔——一個利用實時數(shù)據(jù)快速做出決策的跨職能團(tuán)隊——可以幫助分析問題，創(chuàng)建和實施有關(guān)零部件管理的解決方案。控制塔可以透明地解決眼前的問題，并提供系統(tǒng)性的解決方案，這些解決方案隨后將成為改善流程和管理供應(yīng)商的戰(zhàn)略工具集的一部分。由于半導(dǎo)體供應(yīng)鏈的復(fù)雜性和地區(qū)特殊性，零部件管理風(fēng)險團(tuán)隊將成為控制塔的重要操作人員。

半導(dǎo)體的需求將繼續(xù)增長，晶圓廠也感受到了壓力。緩解壓力的方法之一，特別是對于生產(chǎn)8英寸及以下晶圓的工廠來說，就是從“被動滅火”轉(zhuǎn)變?yōu)橹鲃庸芾碓O(shè)備恢復(fù)、計劃維護(hù)和零部件管理。整個工廠——更不用說全球半導(dǎo)體行業(yè)——都將從中受益。