【可參考下篇:2022台積IT發展重點(下):新任CIO帶頭,台積IT展開2大變革支援全球營運】

「台積IT目前最大的挑戰是,晶圓廠越蓋越多,IT的軟體產品如何快速從一個廠,擴展到其他廠?台積IT架構、產品設計,如何從單一廠,可以支援到10座、20座,甚至更多座的可能性?」台積電IT主管Jenny Hu強調。在2021年10月15日,一場台積IT校園徵才活動中,Jenny Hu透露了台積IT當前最重要的戰略課題,「甚至是,如何監控這些IT系統的可靠度,發生問題如何快速恢復,這些都是台積 IT發展戰略未來的課題。」她的語氣既是興奮,又是急迫,正反映出台積IT一連兩年大舉招募IT人力的迫切需求。

2020年5月,台積宣布將在美國亞利桑那州設立先進晶圓廠,2021年動工,2024年要開始量產。這個上百億美元投資的海外設廠計畫,對台積IT帶來全新的挑戰。

因為一談到台積電的優勢,眾人第一個想到的就是台積在半導體技術上的領先和發展,但是鮮為大眾所知的是,IT軟體對台積電的重要性,遠超乎一般人的想像,甚至可以說,IT的重要性,不亞於半導體領先技術的價值。

台積競爭優勢的秘訣:跑在程式碼上的晶圓廠

「台積電如何維持競爭優勢,一個很重要的秘訣就是『跑在程式碼上的晶圓廠』(Fab runs on code)。」Jenny Hu解釋:「不管是半導體前瞻製程,或是全球製造能力,IT都是非常重要的支援夥伴。過去的高度自動化製造系統,到正在發展的智慧化和應用軟體,每一個單位都會用IT打造的系統和平臺。」

在2020年底,台積有史以來第一次舉辦線上IT徵才活動時,一位台積資訊主管就直言,台積一直用IT重新定義半導體的製造和生產。

當時台積電更首度公開了自家晶圓廠所採用的IT軟體架構,從生產製造相關的晶圓製造MES系統、機臺自動化,機臺控制系統等,另外還有品質管理、設備管理、製程良率分析等系統,還需要業務管理用的CRM、ERP、電子商務系統、產品資料管理、供應鏈SCM、HCM人資系統等,這些系統都是由台積IT所開發的軟體產品。正因為大量依賴軟體來支援生產製造,所以,才會說台積的晶圓廠是「跑在程式碼上的晶圓廠」。

30年台積IT發展,從全自動化、AI化到數位轉型

而這一路的發展,可以追溯到1995年展開的台積自動化旅程,在2000年從半自動邁進全自動化階段。在台積電於2021年6月公布的「109年度企業社會責任報告」中,台積更將全自動化後、AI化到現在數位轉型的歷程,分為三個階段,2000~2010年是自動化製造時期,以2000年作為自動化元年,開始發展機臺自動化、物料傳送自動化、晶圓派工自動化。

到了2011年,開始進入新的發展階段,這一年也是台積智能化元年,開始發展晶圓大數據,率先進入智慧化生產流程,將人工智慧導入晶圓製造。

而從2013開始,連續三年,台積以跨界培育人才為主,並且同步打造資料整合平臺和高效能計算環境,來發展機器學習平臺。到了2017年,開始強化智能系統,找來專家參與智能模型開發,建立專家知識庫(分析標的、製程特性、跨站相依性、資料預處理)來精進智能化製造。到了2018年時,台積已經擁有1,000位IT人員和300位機器學習專家,這群人成了智能化製造的關鍵戰力。

2018年10月,台積首度宣布在開放創新平臺(OIP)提供「虛擬設計環境 」VDE,讓客戶透過雲端進行晶片設計,也啟動第5個開放創新平臺聯盟「雲端聯盟」,將雲端業者納入晶片設計製造生態系。這是台積電大舉運用雲端技術的重要成果之一,也讓台積IT累積更多雲端原生技術能力。

台積在2019年開始發展知識智慧化,利用AI來發展智慧排程與精準派工、提升人員生產力、優化機臺生產力、製程與機臺控制、品質監控。

2019年,台積一方面持續大舉利用AI來發展智慧排程與精準派工、提升人員生產力、優化機臺生產力、製程與機臺控制、品質監控。另一方面,在IT軟體開發策略上,台積也開始著重在雲端應用以及手機App開發,值得一提的是,台積軟體開發流程更是大變革,從瀑布開發模式,轉為DevOps和Agile開發模式。這些基礎,都成了台積開始擁抱雲端原生架構,展開數位轉型的基礎。

2020年是台積數位轉型的關鍵第一年

2020年是台積從智能化製造,展開數位轉型的關鍵第一年。因為在這一年全球疫情開始暴發,雖然臺灣災情相對影響較小,但台積也因疫情而加快了數位轉型的腳步,開始發展AR/MR跨廠遠端協同合作、強化廠際技術移轉能力,推動數位工廠(Digitized Fab)的製造流程改造計畫,以及打造遠距辦公系統等。2020年中,更展開了5G企業內網規畫與部建。

台積電在2020年12月首次舉辦線上大規模徵才,要招募海內外IT業界人才。同時也首度公布了台積電數位轉型的五大方向,包括了用AI、大數據及尖端數位科技來打造智慧製造(如智能調機及機臺邊緣運算)、數位供應鏈管理、高效能混合雲端運算及服務(將適合業務上雲,如雲端CRM和雲端HCM)、工作場所現代化(如內部行動App、RPA、智能會議室等)、團隊協作(如AR/MR遠端協作、使用者為中心的團隊協作合作平臺)。也因為要發展這5大轉型方向,台積除了繼續招募AI/ML人才之外,也開始大舉招募3類IT人才:雲端平臺架構師、基礎建設架構師與工程師和資安維運工程師。

台積數位轉型初步成果首度公開

iThome在2021年初,獨家揭露了台積2020年底的數位轉型成果。第一類成果是台積一路從大數據和多年AI化發展後的成果,在AI和ML有4大應用布局。製程研發面,用AI協助理解高複雜高維度的製程開發挑戰。在Fab量產面,用AI和ML分析感測資料和檢測影像,來進行品質檢驗、缺陷檢查,協助快速產生高品質的晶圓。另外在業務面,市場動態分析大量使用AI,也用來分析顧客行為模式。最後一項在IT維運上,利用AI協助IT內部複雜系統的維運,異常偵測等。另外,台積也揭露了下一代智慧工廠的發展策略,要結合行動應用、MR、IoT、大數據和AI來發展下一代AI工廠。

另外一類則是台積IT自身的轉型成果,包括了首度公開的TSMC內部雲端軟體開發平臺,整合了DevOps流程和工具,來支援上千名工程師的開發工作。台積多數應用程式已轉移到Kubernetes環境,也採用了微服務架構來設計軟體系統。

2020年底,台積IT基礎架構團隊的工作也聚焦三大重心,第一是運用各種基礎架構新技術(完整行動應用、導入協同合作和線上會議服務、雲端服務整合利用)協助企業數位轉型,其次則要將台積的資料中心,透過軟體定義(虛擬化、容器化、基礎架構程式化)轉型成真正的私有雲。最後一項是基礎架構持續創新,例如導入新世代5G、IoT製造、AIOps技術。

如何面對擴大全球製造的挑戰是未來目標

台積在2020年5月宣布的海外設廠計畫,更讓台積IT感受到未來要面對的新挑戰。Jenny Hu指出:「台積雖然有很好的IT基礎,但是還不夠,接下來要面對擴大全球製造的挑戰,如何善用現在的雲端技術,是接下來努力的方向。」

尤其,在台積少數廠內,仍有大型主機實體設備,目前台積資訊基礎架構最大宗是虛擬機器,Jenny Hu坦言,台積IT逐漸會遇到垂直擴充(Scale-up)的擴充瓶頸。所以,台積開始構建自己的K8s,計畫將台積所有服務都會陸續部署到K8s上,以利展開快速轉型。「台積要持續成長,未來管理的伺服器數量,可能是現在的5倍,10倍,甚至更多。」
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【台積IT新關鍵能力】封面故事

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