10G網(wǎng)絡(luò )通訊技術(shù)助力半導體產(chǎn)業(yè)實(shí)現綠色奇跡

本文以中國臺灣半導體龍頭大廠(chǎng)為例，以「零排放」為目標，2018年起逐廠(chǎng)使用以玻璃纖維為基材的沸石濃縮雙轉輪技術(shù)，與協(xié)作廠(chǎng)商啟用AI智能參數系統，將系統參數優(yōu)化，提升廢氣削減率至98%，大幅省下用電量及減碳。


科技發(fā)展推動(dòng)晶圓需求，2025年產(chǎn)值將達1500億美元。
人工智能（AI）、機器學(xué)習（Machine learning）及影像識別（machine vision）技術(shù)，帶動(dòng)智能工廠(chǎng)、智能手機、智能機器人、自動(dòng)駕駛車(chē)等產(chǎn)業(yè)發(fā)展，使得晶圓需求水漲船高。根據IC Insights「2021-2025 年全球晶圓產(chǎn)能報告」指出，2021年全球晶圓代工產(chǎn)值約1000億美元，2025年更可望突破1500億美元大關(guān)。臺灣晶圓產(chǎn)能占比21.4%獨步全球，未來(lái)五年內可持續穩坐龍頭地位。


制造業(yè)廢氣造成嚴重空氣污染，環(huán)境健康飽受威脅。
根據世界衛生組織（WHO）調查顯示，空氣污染每年導致全球700萬(wàn)人死亡，99%的人口生活在空氣污染物超目標環(huán)境下，而工業(yè)廢氣正是主要污染源之一。以半導體產(chǎn)業(yè)為例，晶圓制造過(guò)程會(huì )產(chǎn)生化學(xué)廢氣，廢氣若未經(jīng)處理便肆意排放，勢必對環(huán)境與生命造成巨大損害。


中國臺灣半導體大廠(chǎng)挺身示范綠色制造
多年來(lái)以「零排放」為目標的中國臺灣半導體大廠(chǎng)，自2018年起逐廠(chǎng)使用以玻璃纖維為基材的沸石濃縮雙轉輪技術(shù)，攜手研華科技等供貨商，啟用AI智能參數系統，使系統參數得以?xún)?yōu)化，讓廢氣削減率提升至98%。由此估計，每年每廠(chǎng)大約可以省下48萬(wàn)度電，減碳266公噸。


 
圖1 : 以玻璃纖維為基材的沸石濃縮雙轉輪技術(shù)流程，啟用AI智能參數系統，得以大幅提升廢氣削減率。（source：研華科技）

廠(chǎng)區地廣，設備繁多：系統協(xié)作效能難突破
為了提升廢氣削減率，須采用精準有效的系統參數設定值。然而廠(chǎng)區幅員廣，現場(chǎng)環(huán)境狀況多，協(xié)作設備數量龐大，而且來(lái)自多方供貨商。產(chǎn)品兼容性何解？怎么達成最佳協(xié)作效率？能否實(shí)時(shí)掌握廠(chǎng)區數據？如何減低不必要的人員調遣與反應時(shí)間？


參數設定最佳解：端到云的采集、傳輸與監控，三者缺一不可
在綠色制造目標計劃當中，研華扮演網(wǎng)絡(luò )通訊產(chǎn)品供貨商，提供高效網(wǎng)絡(luò )傳輸方案，可針對廢氣削減系統的不同環(huán)節應用，祭出相應的以太網(wǎng)絡(luò )解決方案。

通訊系統架構
常見(jiàn)的通訊系統架構，可大致分為三層：

1.數據采集與中量網(wǎng)絡(luò )傳輸 （System Ring Network & System Edge Network）

分布在廠(chǎng)區各處的大量傳感器與量測儀，在采集入口濃度、溫度、風(fēng)量等數據后，將數據經(jīng)由I/O模塊與PLC，傳輸至鄰近的以太網(wǎng)絡(luò )交換機。由于廠(chǎng)區環(huán)境多變，占地又廣，交換機在取得腹地范圍內的各式數據數據時(shí)，需要進(jìn)一步將零散的數據，集中向上傳輸。

采用以太網(wǎng)絡(luò )交換機，一方面可減少網(wǎng)絡(luò )布線(xiàn)成本，另一方面有利數據集中處理。例如選擇高port數的網(wǎng)管型交換機，可以連接更多的終端IP設備，完成數據集結。搭配完善的網(wǎng)絡(luò )備援機制及信息安全管理功能，還能確保場(chǎng)域24小時(shí)穩定順暢、安全可靠地運作。

2.大量網(wǎng)絡(luò )傳輸（FMCS backbone Ring Network）

由于廠(chǎng)區數據來(lái)自四面八方，面對如此巨量的數據，傳輸帶寬要求相對也高。研華針對此特殊需求，于本案件中使用EKI-7400系列10G以太網(wǎng)絡(luò )交換機，利用其最高以每秒100億位的傳輸數據速率特性，有效處理大量涌進(jìn)的各式設備數據，將數據往中央控制室中心傳送，以利進(jìn)一步運算處理。強化的軟件監控及數據備援功能架構，確保所有數據傳輸皆使命必達，不受網(wǎng)絡(luò )異常事件影響，便不容易造成損失。

3.遠程監控中央管理（SI Backbone Network）

想要減少不必要的人員派工巡檢，同時(shí)又要能實(shí)時(shí)處理設備故障意外，遠程可視化監控系統必不可少。選用L3網(wǎng)管型交換機，并安裝于中央控制中心，可將整個(gè)廠(chǎng)區的數據傳給計算機與服務(wù)器運算處理，取得最佳實(shí)時(shí)參數解。

若再搭配WebAccess/NMS網(wǎng)絡(luò )管理系統，用戶(hù)可遠程透過(guò)Web GUI實(shí)時(shí)取得所有IP設備聯(lián)機狀況，并在第一時(shí)間獲取異常警報，大幅提升IT人員的信息管理效率，有利于現場(chǎng)異?？焖俜磻幚?。



 
圖2 : 工廠(chǎng)廢氣處理架構圖（source：研華科技）

以太網(wǎng)絡(luò )交換機：工業(yè)規格，寬溫操作
工業(yè)應用追求高效穩定，在長(cháng)時(shí)間機臺運轉的環(huán)境之下，搭配的網(wǎng)絡(luò )通訊產(chǎn)品也需時(shí)刻運行，正因如此，工業(yè)等級網(wǎng)絡(luò )通訊設備成為必選。研華工業(yè)級以太網(wǎng)絡(luò )交換機產(chǎn)品本身，可支持-40~75℃寬溫運作，即便長(cháng)時(shí)間運轉下產(chǎn)生高溫，也不會(huì )影響到傳輸效能。

綠色制造、智能地球
除了培養正確的環(huán)保意識觀(guān)念，還需身體力行親身實(shí)踐。研華的ESG（Environmental、Social、Governance）使命為「永續地球的智能推手」，近年積極開(kāi)發(fā)如綠能儲能、風(fēng)能設備維運等對環(huán)境有益的智能解決方案，并于企業(yè)內部落實(shí)建筑能源管理和節能減碳，并于董事會(huì )通過(guò)，于2026年使用50%綠電、2032年100%使用綠電，以達成ESG之綠電承諾。

研華科技提供豐富的網(wǎng)絡(luò )通訊產(chǎn)品資源，結合累積多年的工業(yè)數字轉型經(jīng)驗，與各大廠(chǎng)商默契合作。以協(xié)作力挺半導體廠(chǎng)商完成綠色制造愿景，共同成為綠色制造、智能地球的推手。