2024 年 11 月 28 日 能源、水、化學品、電力 - 微電子是一個資源密集型產業，擁有雄心勃勃的環境與永續目標。微晶片的生產應該變得越來越經濟。新創公司 algorismic 是第一家提供獨立於製造商的開放源碼軟體解決方案的公司，適用於 sub-fab 中的所有機器和系統。這項成就全賴 Silicon Saxony 集群中眾多公司的密切合作才得以實現。
Silicon Saxony 是歐洲的微電子工業中心。歐洲生產的每三片晶片就有一片是在這裡製造的。隨著羅伯特博世半導體製造公司、英飛淩、GlobalFoundries、X-FAB 和 SAW Components 的成立，在薩克森自由州，或者更準確地說，在其首府德勒斯登，已經有五座成熟的半導體工廠（即所謂的晶圓廠）。每座晶圓廠的規模、設計和年限都各不相同。目前正在興建的第六座和第七座晶圓廠，是由台積電、博世、英飛淩和恩智浦所組成的財團 - esmc（歐洲半導體製造公司）耗資 100 億歐元新建的廠房，以及新的 Jenoptik 工廠。
晶圓廠內的晶圓廠 - 以供應和處置為子晶圓廠的核心主題
儘管存在差異，但所有半導體工廠都有一個共通點：即有時較大、有時較小的機器、廠房和供應園區，這些園區大部分都被隱藏起來，並使得在無塵室中實際生產微晶片成為可能 - 這就是所謂的 sub-fab。顧名思義，sub-fab 位於實際半導體生產線的下方。它為用於晶片生產的系統和機器提供所需的一切 - 從清水和冷卻水到化學品和電力。最後但並非最不重要的是，子實驗室還會處理半導體生產過程中產生的所有物質和材料 - 從廢水、化學品到廢氣。儘管現在許多人對高度自動化微電子生產的無塵室的景象已經耳熟能詳，但大多數人卻從未聽過、讀過或看過有關子廠房的任何資訊。
副廠房 - 擁有數千條纜線和機器的規劃挑戰
將副工廠供應水平與實際生產水平有效地聯繫起來是一項規劃傑作。全世界只有少數高薪的專家能夠做到這一點。這是因為，與生產層面不同的是，最多元化的媒體、危險物質和資源都聚集在這裡最小的空間內。在某些情況下，3,000 多台泵、2,000 多套排氣系統以及數以千計的冷卻器、供應和電力線路都必須規劃好，並最終定位在不會相互影響甚至危害的位置，同時還要為上面一層的生產機器提供最佳的供給。各種化學品、電力、廢氣、製程用水和超純水、燃燒器和冷卻器必須在短短幾平方米的範圍內進行最佳定位。過去一旦克服這個規劃上的挑戰，晶圓廠內部的重點通常就會轉移到上方的高純度生產區。這樣一來，副廠房的大多數公用設施、機器和系統就能夠每周 7 天、每天 24 小時滿載運行。僅僅是服務和維修就確保了最少的中斷和偶爾的停機時間。
環境要求與永續發展目標相衝突
在氣候變遷、環境社會治理（ESG）以及可持續發展和環境保護理念至高無上的時代，這種做法似乎已經過時了。人們越來越關注如何滿足最高的環境要求，同時又能節省工廠（包括子工廠）中的重要資源，例如水、電力或化學品。
「根據工廠的年齡和結構，子工廠的機器和設備陣容差異很大。必須協調不同製造商和生產年份的燃燒器、冷卻器、泵和供應器，才能有效節約資源。 這在老舊的工廠中尤其困難。因為這需要訪問各種機器和設備的不同通訊協議，並且需要平衡生產要求與次級工廠的相應要求。」
德勒斯登軟體新創公司 algorismic 的執行長 Stefanie Hammer 解釋道。Stefanie Hammer 和她的團隊成功地應對了這項挑戰。 該新創公司現已推出全球首款獨立於製造商的開源軟體，使半導體製造商能夠靈活、節省資源地操作子工廠中的機器和設備，而無需進行技術升級和相關停機。為此，該軟體將生產數據與子工廠中的機器和設備數據進行對比，並根據需求調節後者。
ADG Automatisierung Dresden GmbH 的開發成果改變了遊戲規則
algorismic 在全球提供的開源軟件解決方案「Subfab 360 ATC」的基礎是 ADG Automatisierung Dresden GmbH（德累斯頓自動化有限公司）——一家 Silicon Saxony 成員——為設備和機器開發的軟件。幾年前，ADG 向 DAS Environmental Expert GmbH（DAS）——同樣是 Silicon Saxony 成員——介紹了這款極其有趣的產品。 當時仍在 DAS 工作的 Stefanie Hammer 是一位經驗豐富的半導體和子工廠專家，她意識到該解決方案的潛力——包括對 DAS 的產品和解決方案以及 DAS 客戶的設備和機械的潛力。Hammer 與 ADG 之間的首次談判進展順利。 最終，只有深入的功能測試和對軟件解決方案代碼的審查才能完成收購。在此過程中，Silicon Saxony 的其他成員為該初創公司提供了支持。Stefanie Hammer 首先聯繫了當地一家經驗豐富的軟件公司 DevBoost GmbH，讓他們對待售的開源軟件進行了全面的測試。 DevBoost 團隊專門從事軟體製造商現有產品和開發流程的分析、評估和系統化開發，因此能夠為這項任務提供合適的專業知識。
矽薩克森企業在軟體評估方面支援新創公司 algorismic
"我們的任務是深入分析 ADG Automatisierung Dresden GmbH 的軟體解決方案。這包括架構、軟體代碼的品質標準，以及開發、測試和記錄系統功能的方式。是否遵守既定的軟體開發標準？軟體系統中是否存在隱藏的風險，例如是否必須進行重大投資才能保證安全性或功能性？使用了哪些技術，未來的適應性有多複雜？"DevBoost GmbH 董事總經理 Tobias Nestler 博士概述了品質檢查的內容。必要的調查結果以問卷調查、程式碼檢閱和聯合研討會的形式進行彙編和討論。技術分析的結果很快就出來了，而且一直都是正面的。Stefanie Hammer 得到了她想要的確認，她應該繼續走她所選擇的路。只有最後一項軟體解決方案的長期測試還需要在當地的一個分廠進行。在這裡，他們也很快就在 Silicon Saxony 網絡中找到了他們想要的東西。德勒斯登工廠的六家半導體公司中，有一家同意在現場條件下測試該解決方案。這項測試將於 2022 年在兩個製程系統（一個蝕刻器和一個熔爐）上開始，並在 2023 年底前取得顯著成果。
實地研究證實了該解決方案的能力，並揭示了巨大的節約潛力
燃氣、電力、壓縮空氣、鹼液、冷卻水和淡水——兩台採用 algorismic 新軟體解決方案並根據當前生產數據進行優化的機器，其消耗量減少了多達 68%。自 2022 年以來，兩台設備一直在持續測試中運行，且未出現任何問題。 由此，不僅成功地降低了運營成本，還大幅提高了資源和能源效率。此外，algorismic 的新軟件解決方案還提供了有關子工廠及其單個組件消耗量的寶貴信息。 目前，algorismic 已成為 Silicon Saxony 的成員，並在 Silicon Saxony Day、SEMICON Taiwan 和慕尼黑 SEMICON Europa 等活動上向廣大觀眾展示了其軟件解決方案。
algorismic 擴充其本身的資料庫，並整合幾乎所有 Sub-Fab 元件
迄今為止，Stefanie Hammer 已向全球所有大型半導體製造商展示了其「Subfab360 ATC」解決方案。該解決方案可靈活配置和整合，為各種規模和年代的子工廠提供了一種可持續且節省資源的替代方案，用於現代化其相應的設備和機器。 「我們已經擴大了團隊規模，並引進了經驗豐富的軟體專家和專案管理人才。 在我們的網絡合作夥伴 ADG Automatisierung Dresden、DAS Environmental Experts、DevBoost 以及大型半導體製造商的支持下，我們成功地提供了一款可靠、與製造商無關且高效能的軟體，該軟體能夠為每個子工廠帶來顯著的節省，並終於為半導體工廠這個以往的「盲點」帶來了透明度。 我們能夠以最少的精力和成本將子工廠的所有組件整合到我們的解決方案中，或者說，憑藉我們不斷增長的數據庫，我們已經做到了這一點。從幾十台到幾千台機器和設備，現在，任何規模和任何年代的子工廠都可以更可持續、更節省資源地運營。
這使得 algorismic 成為一個傑出的範例，說明在矽薩克森這樣的產業集群中，各種公司和專業領域之間的合作如何帶來卓越的解決方案。當新创公司、小型、中型和大型公司攜手合作，微電子、軟體、機械和設備工程等領域互相支援時，就能創造出改變世界的創新成果。高達 68% 的資源節省不僅使微電子更具成本效益，也更環保、更永續。這對於半導體這樣的產業來說是個好消息，因為半導體不僅將自己視為可持續發展領域中的關鍵產業，而且還在不斷努力使自己的生產更加節約能源和資源。德累斯顿再次发挥了其作为重要的微电子和创新中心的作用。我們意識到，很多事情是可以共同實現的。因為 「團隊合作讓夢想成真」。
來源: Silicon Saxony e.V.