專案摘要
- 客戶與產業： 台積電 (TSMC) / 半導體代工業（亞利桑那廠、南科先進封裝廠）。
- 應用設備： 設備前端模組晶圓傳送手臂 (EFEM ATM Wafer Robot)，涵蓋先進製程與 CoWoS 先進封裝。
- 解決方案： Level 4 線上壽命預測方案，採用 Aurora® 313MM2-R1 智慧多變量感測器與 RULe.TI002 邊緣 AI 推論閘道器。
- 通訊架構： 感測器到閘道器為 Modbus RS485 有線串列；閘道器到 FDC 系統為 Modbus TCP 工業乙太網直連。
在手臂的關鍵機構安裝超薄型感測器，由邊緣 AI 閘道器即時運算健康指標 (HI) 與殘餘使用壽命 (RUL)，協助客戶朝「零突發停機與零缺陷製程」邁進。
產業痛點
ATM 晶圓傳送手臂負責把 12 吋晶圓從 Load Port 的 FOUP 精密取放到 EFEM 腔體，是連續生產的核心樞紐。手臂長期高頻運作造成軸承磨損、傳動餘隙過大或皮帶鬆弛時：
- 晶圓報廢損失： 一盒 FOUP 裝載 25 片 12 吋晶圓，在 3nm / 5nm 或 CoWoS 先進封裝節點，位置偏差造成刮傷、甩片或撞擊，單次事故直接報廢損失估計高達 USD 250,000 – 1,000,000。
- 停工與認證成本： 碎晶事故需 4 – 12 小時進行無塵室清理、手臂重新校準與試產認證 (QUAL)，瓶頸機台每小時停工損失高達數萬美元。
過去依賴人工巡檢聽診或定期換件保養 (PM)：人工聽診無法及早發現微小振動變化；定期保養可能更換仍可使用的零件，增加成本，盲目延長 PM 週期又隨時面臨無預警停機的風險。
解決方案
- 超薄小尺寸： Aurora® 313MM2-R1 僅 21 × 21 × 11.5 mm，可非侵入式安裝在 ATM 手臂的 Flange 或運動關節，不影響手臂動態與軌跡精度。
- 分層標準通訊： 感測器到閘道器採工業級 Modbus RS485，抗干擾且穩定；RULe.TI002 再以標準 Modbus TCP 將特徵與診斷結果直接送入客戶廠內的 FDC / SCADA 網路，免去複雜的軟體轉接。
- 邊緣 AI： 感測器內建 Arm® Cortex®-M7 核心，搭配 RULe.TI002 輸出 Physical AI 健康指標 (HI) 與殘餘壽命 (RUL)，能準確判斷軸承、齒輪與關節的磨損模式，避免誤報與漏報。
- 數據量大幅縮減： 在邊緣端萃取頻譜特徵，將數據流由 307,200 Bytes/s 壓縮到 200 Bytes/s（萃取率 651 ppm），減少 99.9% 的網路頻寬與儲存需求。
相較於原廠系統或有線加速度計只能回傳大量原始資料或依簡單 RMS 設定閾值告警，本方案精準、輕量且可大規模平行佈署。
告警與維護流程
- 邊緣特徵運算： 感測器每秒擷取上萬筆高頻振動數據並完成訊號過濾與數據縮減。
- Physical AI 壽命推論： 經 Modbus RS485 傳到 RULe.TI002，即時運算手臂的 HI 與 RUL。
- FDC 集中告警與連鎖保護： RULe.TI002 以 Modbus TCP 把乾淨特徵、HI 與 RUL 直連 FDC。當 HI 下滑或 RUL 低於安全門檻（例如 RUL < 10 天），立即觸發集中告警與自動化連鎖停機保護 (Interlock)，防止手臂帶病運行。
- 預約式保養： FDC 提供明確的故障原因（如 Z 軸螺桿或關節軸承磨損），維修團隊在排修窗口精準更換部件。
效益
- 避免天價報廢與停工 (High ROI)： 避開單次 USD 250,000 – 1,000,000 的直接報廢風險與 4 – 12 小時的無塵室停工；單一廠域每年預計可保護 USD 500,000 – 700,000 的營運資產。
- 提升稼動率 (OEE)： 以 Physical AI 壽命預測把突發故障轉為計畫性維修，提升 EFEM 與瓶頸機台的稼動率。
- 極低 TCO： 數據流由 307.2 KB/s 縮減到 200 B/s，節省 99.9% 儲存與頻寬成本；上層直連 FDC，沒有額外 IT 開發負擔。
（註：財務金額為根據業界公開研報與半導體先進製程產線節點綜合預估。）
客戶實績
- 客戶： 台積電 (TSMC)，亞利桑那廠、南科先進封裝廠
- 設備： EFEM ATM Wafer Robot
- 方案等級： Level 4 壽命預測
- 選用產品： Aurora® 313MM2-R1 + RULe.TI002
- 成果： 即時分析手臂運動動態，成功捕捉傳動餘隙過大與關節軸承磨損的警訊，經 Modbus TCP 直連 FDC 集中管理，防範突發卡爪撞擊與晶圓報廢風險。
使用方案
- Aurora 設備健康監診平台
- 顧問服務
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