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前言

製程模擬技術的起源與背景
20 世紀 60 年代美國 Kellogg 公司推出全世界第一套
製程模擬軟體 Flexible Flowsheet，製程模擬技術至今
已演進到了第五代（如 表1）。初期，製程模擬技術
只能做到簡單的穩態分析，而今已經可以進行大量且
複雜的動態即時模擬，並完整開發出與控制系統緊密
結合的平台，讓虛擬工廠（Virtual Plant）得以真正實
現。製程模擬在石化、核能、礦業等產業蓬勃發展已
久，主要應用在安全評估、環境分析、操作與流程管
理、製程優化、知識傳承、及人員訓練六大領域，來
協助工廠運作得更安全、更穩定，也更有效率。舉例
來說，建廠初期規劃即可藉由製程模擬技術來進行整
體的評估，包括系統容量、控制流程以及製程配方等
等設計；成廠後可繼續使用在製程改善、風險預測以
及人員訓練，不僅可有效縮短產品開發時程與提升工
廠運作效能，還可達到防範於未然的效果，減少不必
要的風險損失，為產業創造更大的經濟效益。

動態製程模擬技術在半導體廠務的應用
儘管動態製程模擬技術可以帶來如此多的好處，但
綜觀國內外半導體廠至今卻尚無任何公司將其應用
於廠務製程方面。推究其原因，主要在於半導體起
步較石化等產業晚了數十年，直到近幾年方真正開
始有所接觸與了解；再者，模擬系統開發較強調協
動態製程模擬技術概念圖 影像處理 / 洪湘寧 助優化複雜製程的設計，而半導體的廠務製程相對

於石化廠較為單純，建置效益較不明顯，也就較不受到關注。此外，模擬系統開發的昂貴造價以及之
後的修改維護也是原因之一。
近幾年來，隨著模擬軟體的功能越趨完善以及擬真度的大幅提升，讓使用者相對過去能更容易的建
置模擬系統。工廠安全意識的提升促使將模擬系統應用在人員訓練上，降低誤操作的發生。利用其
建構的仿真環境，讓操作人員進行各種應變演習，能有效的提升緊急應變能力，減少誤操作的可能
性。據 OREDA 2003 年研究報告顯示 [2] ，在廠房運轉中，造成工廠虧損的原因主要包含了機械故障
（Mechanical Failure）、操作錯誤（Operator Error）、製程失序（Process Upset）、自然災害（Natural
Hazard）、設計錯誤（Design Error）等等，其中以人為操作錯誤造成的損失金額為最大（如圖 1）。
而半導體屬於高投資的產業，一旦人為誤操作導致系統異常或設備停機，損失往往非常嚴重，動輒以
千萬計價。有鑑於此，本公司於 2015 年開始嘗試導入動態製程模擬系統，初期我們將重心放在廠務
人員訓練上，建置仿真的系統運轉環境進行實戰訓練，以最有效率的方式協助人員快速累積知識與經
驗，在面對異常事件或緊急狀況時，能即時的做出正確的處置。
本文將以此為題展開後續之探討，並以晶圓廠最重要的心臟 - 無塵室空調系統以及緊急排煙系統之模
擬做為介紹案例。

蔡 鄭 吳
人生是持續創造與體驗的旅程， 待人退一步， Pierce's areas of expertise include
昀 叡 沿途有著未知的風景與各種驚喜。 昭 平 愛人寬一吋， 劉 駒 leading the conceptual design and
development of custom operator
黎明前的美麗可以是心靈，也可 Tim Cheng 快樂自然就常 Pierce Wu training and control system testing
以是眼睛所望見的奇幻宇宙 。 伴著你。 solutions specializing.
Julia Tsai

300mm FABS FACILITY JOURNAL DECEMBER 2016 99