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10G網路通訊技術助力半導體產業實現綠色奇蹟
[作者 研華科技提供]   2022年03月24日 星期四 瀏覽人次: [1845]

本文以台灣半導體龍頭大廠為例,以「零排放」為目標,2018年起逐廠使用以玻璃纖維為基材的沸石濃縮雙轉輪技術,與協作廠商啟用AI智能參數系統,將系統參數最佳化,提升廢氣削減率至98%,大幅省下用電量及減碳。


科技發展推動晶圓需求,2025年產值將達1500億美元。

人工智慧(AI)、機器學習(Machine learning)及影像識別(machine vision)技術,帶動智能工廠、智慧手機、智能機器人、自動駕駛車等產業發展,使得晶圓需求水漲船高。根據IC Insights「2021-2025 年全球晶圓產能報告」指出,2021年全球晶圓代工產值約1000億美元,2025年更可望突破1500億美元大關。台灣晶圓產能佔比21.4%獨步全球,未來五年內可持續穩坐龍頭地位。


製造業廢氣造成嚴重空氣汙染,環境健康飽受威脅。

根據世界衛生組織(WHO)調查顯示,空氣汙染每年導致全球700萬人死亡,99%的人口生活在空氣汙染物超標的環境下,而工業廢氣正是主要汙染源之一。以半導體產業為例,晶圓製造過程會產生化學廢氣,廢氣若未經處理便肆意排放,勢必對環境與生命造成巨大損害。


台灣半導體大廠挺身示範綠色製造

多年來以「零排放」為目標的台灣半導體大廠,自2018年起逐廠使用以玻璃纖維為基材的沸石濃縮雙轉輪技術,攜手研華科技等供應商,啟用AI智能參數系統,使系統參數得以最佳化,讓廢氣削減率提升至98%。由此估計,每年每廠大約可以省下48萬度電,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)
圖1 : 以玻璃纖維為基材的沸石濃縮雙轉輪技術流程,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)

廠區地廣,設備繁多:系統協作效能難突破

為了提升廢氣削減率,須採用精準有效的系統參數設定值。然而廠區幅員廣,現場環境狀況多,協作設備數量龐大,而且來自多方供應商。產品相容性何解?怎麼達成最佳協作效率?能否即時掌握廠區數據?如何減低不必要的人員調遣與反應時間?


參數設定最佳解:端到雲的採集、傳輸與監控,三者缺一不可

在綠色製造目標計畫當中,研華扮演網路通訊產品供應商,提供高效網路傳輸方案,可針對廢氣削減系統的不同環節應用,祭出相應的乙太網路解決方案。


通訊系統架構

常見的通訊系統架構,可大致分為三層:


1.數據採集與中量網路傳輸 (System Ring Network & System Edge Network)


分布在廠區各處的大量感測器與量測儀,在採集入口濃度、溫度、風量等數據後,將資料經由I/O模組與PLC,傳輸至鄰近的乙太網路交換機。由於廠區環境多變,占地又廣,交換機在取得腹地範圍內的各式資料數據時,需要進一步將零散的資料,集中向上傳輸。


採用乙太網路交換機,一方面可減少網路佈線成本,另一方面有利資料集中處理。例如選擇高port數的網管型交換機,可以連接更多的終端IP設備,完成資料集結。搭配完善的網路備援機制及資訊安全管理功能,還能確保場域24小時穩定順暢、安全可靠地運作。


2.大量網路傳輸(FMCS backbone Ring Network)


由於廠區數據來自四面八方,面對如此巨量的資料,傳輸頻寬要求相對也高。研華針對此特殊需求,於本案件中使用EKI-7400系列10G乙太網路交換機,利用其最高以每秒100億位元的傳輸數據速率特性,有效處理大量湧進的各式設備資料,將資料往中央控制室中心傳送,以利進一步運算處理。強化的軟體監控及資料備援功能架構,確保所有數據傳輸皆使命必達,不受網路異常事件影響,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,同時又要能即時處理設備故障意外,遠程可視化監控系統必不可少。選用L3網管型交換機,並安裝於中央控制中心,可將整個廠區的資料傳給電腦與伺服器運算處理,取得最佳即時參數解。


若再搭配WebAccess/NMS網路管理系統,使用者可遠程透過Web GUI即時取得所有IP設備連線狀況,並在第一時間獲取異常警報,大幅提升IT人員的資訊管理效率,有利於現場異常快速反應處理。



圖2 : 工廠廢氣處理架構圖(source:研華科技)
圖2 : 工廠廢氣處理架構圖(source:研華科技)

乙太網路交換機:工業規格,寬溫操作

工業應用追求高效穩定,在長時間機台運轉的環境之下,搭配的網路通訊產品也需時刻運行,正因如此,工業等級網路通訊設備成為必選。研華工業級乙太網路交換機產品本身,可支援-40~75℃寬溫運作,即便長時間運轉下產生高溫,也不會影響到傳輸效能。


綠色製造、智能地球

除了培養正確的環保意識觀念,還需身體力行親身實踐。研華的ESG(Environmental、Social、Governance)使命為「永續地球的智能推手」,近年積極開發如綠能儲能、風能設備維運等對環境有益的智能解決方案,並於企業內部落實建築能源管理和節能減碳,並於董事會通過,於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路通訊產品資源,結合累積多年的工業數位轉型經驗,與各大廠商默契合作。以協作力挺半導體廠商完成綠色製造願景,共同成為綠色製造、智能地球的推手。


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