Chapter8　“物里學(xué)”

生手與高手的差別在哪？

一個問題的背后永遠存在很多問題。就算你從流程的開頭按部就班地檢查到結(jié)尾，也查不出問題的根源。這時候你更需要的是追蹤問題的敏銳度。找到關(guān)鍵對象，從對象中解讀線索，不斷地在實境中學(xué)習(xí)，才能作出對的診斷。不過，這些能力都不是看操作手冊就可以獲得的，而是要學(xué)會“格物致知”。

頭痛要醫(yī)蟲

大家都知道臺灣的半導(dǎo)體制造業(yè)很強，但很少有人知道，默默支持臺灣半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)競爭力的一個關(guān)鍵因素是機臺維修。^[1]維修做好，生產(chǎn)作業(yè)才能不間斷。業(yè)界保守估計，每年新竹與臺南兩個科學(xué)園區(qū)因維修延宕約要虧掉875億元新臺幣，這樣巨額的損失，幾乎等于建一座1英寸晶圓廠的費用，而每座晶圓廠一年可貢獻365億元新臺幣產(chǎn)值。如此，半導(dǎo)體業(yè)一年不小心就丟了1兆元新臺幣了。

當制程出狀況，機臺一天沒修好，可能就有10批貨在制程中產(chǎn)生瑕疵，或50批貨停產(chǎn)，這樣好幾百萬元新臺幣就沒了。若是修機臺花了20天，總虧損可以高達2000萬元新臺幣。新產(chǎn)品量產(chǎn)時，有些機臺維修常常要花100天才找得到故障原因，期間的損失更是不計其數(shù)。所以，半導(dǎo)體廠商投入數(shù)千萬元新臺幣去建置知識管理系統(tǒng)，一點都不會手軟。

這些知識系統(tǒng)對定期保養(yǎng)機臺的工程師還算有用，但是對現(xiàn)場工程師就沒什么用了。在制程出現(xiàn)故障時，現(xiàn)場工程師要檢查好幾千道制程，去找出數(shù)百臺機器中哪一臺才是真正的問題根源。這與傳統(tǒng)生產(chǎn)線維修大大不同，因為半導(dǎo)體制程不是線性的，而是動態(tài)的。一道制程結(jié)束后，又要返回去進行前一道制程。

這種回路的觀念和人體生理結(jié)構(gòu)很像，類似中醫(yī)的治療原理。頭痛，往往要醫(yī)腳，因為你所看到的問題常常只是征兆，而不是病因。遇到這類疑難雜癥時，如果還是“頭痛醫(yī)頭，腳痛醫(yī)腳”，將會延誤治療時機，使病情惡化。這樣的診斷搜查方式也很像《CSI》劇集里演的一樣，必須追蹤物證，厘清復(fù)雜的線索，反復(fù)驗證因果關(guān)系，才能找到真兇。

也因此，最困擾半導(dǎo)體業(yè)的問題是:如何加速培育現(xiàn)場維修人才？一家公司通常要花7年才能培養(yǎng)出獨當一面的現(xiàn)場工程師。某零件在何時何地因為某個制程故障而發(fā)生了什么問題，在知識系統(tǒng)里可以詳實地記載這些維修記錄，但這些數(shù)據(jù)對現(xiàn)場工程師用處不大。因為每次制程都不一樣，機臺也常常更新。當這些維修知識存入知識系統(tǒng)的那一刻，就注定它已經(jīng)過時了。所以，花時間去建置知識系統(tǒng)既浪費時間，又消耗人力，做好了也沒效。

這個問題隨著不少半導(dǎo)體公司爆出工程師過勞死的消息后更加嚴重。半導(dǎo)體公司現(xiàn)在被迫招收更多年輕人來分攤工作量，以免被控告未盡到善待員工的職責(zé)?？墒?，人多不一定好辦事，只會凸顯人才培育的問題。更多的新手，漸漸變成熟手，卻變不成高手。結(jié)果，現(xiàn)場工程師工作更累，因為除了自己堆積了越來越多的工作，還要帶更多生手，又不知道該如何才能讓這些生手、熟手，成為現(xiàn)場維修的高手。

為什么半導(dǎo)體公司耗費巨資，卻還是沒法縮短現(xiàn)場工程師的培育期呢？

要了解這個問題，我們必須先理解一個觀念:調(diào)適學(xué)習(xí)（Adaptive Learning）^[2]。我們先用一個醫(yī)學(xué)例子來說明，然后再回到維修現(xiàn)場，看看一家半導(dǎo)體公司的工程師如何在現(xiàn)場辦案。這個概念不只可以應(yīng)用在半導(dǎo)體機臺維修，也可以用于其他“非線性”系統(tǒng)的學(xué)習(xí)，比如找出病理、追查兇犯。讓我們先來看一個“頭痛醫(yī)蟲”的故事。

探索頻道有一次播放了一個寄生蟲的故事，故事是這樣的——

約翰一家人住在美國加利福尼亞州，他常運動，一向很健康。一日，約翰在接送小孩途中，突然感覺昏眩。遇到紅燈時，他兩眼注視著紅燈，卻看到多層影子。起初，約翰不以為意，以為是工作太累才引起頭痛、暈眩。后來，約翰休息了一陣子，病情卻越來越嚴重。有一天，約翰突然無法站立，手也抖到不能拿東西。

約翰意識到事情的嚴重性，趕緊到附近醫(yī)院掛急診，看看身體到底出了什么狀況。值班醫(yī)師判定是耳朵前庭與半規(guī)管的問題。于是，醫(yī)生開了一些消炎與鎮(zhèn)定的藥，要約翰在醫(yī)院休息幾天。約翰由急診室進入耳鼻喉科病房。

治療了一周，約翰以為會恢復(fù)正常，但是病情卻加重了，他開始產(chǎn)生間歇性癲癇（全身痙攣、繼而昏迷）。院方覺得不太對勁，便將約翰送往大型教學(xué)醫(yī)院作進一步診斷，主治大夫是班醫(yī)師。分析約翰過去的醫(yī)療過程后，班醫(yī)師排除了前庭半規(guī)管的問題，轉(zhuǎn)向診察腦部。約翰先接受基礎(chǔ)檢查，例如抽血、照X光、掃描心電圖。班醫(yī)師分析這些資料后，排除了高血壓、糖尿病等病因。

班醫(yī)師決定再做腦部計算機斷層。一掃描，果真不妙。班醫(yī)師從計算機斷層影像中發(fā)現(xiàn)約翰腦中有一塊陰影。根據(jù)經(jīng)驗，班醫(yī)師初步判斷這應(yīng)該是腦部腫瘤。他將這個厄運告訴約翰的太太。班醫(yī)師無法判定這個腦瘤是良性的還是惡性的，也不知道是不是腦癌。他決定進行切片檢查。

班醫(yī)師在約翰腦部開了一個小洞，以內(nèi)視鏡方式取出腦瘤樣本送實驗室檢驗。一日后，實驗室傳來令人驚訝的發(fā)現(xiàn)。原來約翰腦中的陰影并不是腫瘤，而是一種不明的寄生蟲。這完全出乎班醫(yī)師的預(yù)期，因為一般而言，寄生蟲只會活動在腸子或肝臟等部位，很少會在腦子中。

班醫(yī)師必須確認寄生蟲種類，但是檢驗室從美國境內(nèi)數(shù)據(jù)庫比對樣本，仍無法判斷寄生蟲類別。他懷疑寄生蟲可能來自異國。由于情況緊急，班醫(yī)師決定親自進行調(diào)查，訪談約翰的太太，設(shè)法了解這條不知名寄生蟲的來源以及感染途徑。

班醫(yī)師詢問約翰5年內(nèi)的旅游行程，希望找出感染來源。剛開始，約翰的太太回憶說全家這5年內(nèi)并未離開美國，也都待在伊利諾伊州，沒出過遠門。班醫(yī)師又追問約翰近10年內(nèi)有沒有去過落后的國家。這時，約翰的太太才回憶起6年前，家族曾經(jīng)一起去過非洲某國度假。他們?nèi)疫€在度假旅館附近的小湖游過泳。班醫(yī)師擴大時間與地點詢問，找到突破性線索，將寄生蟲樣本送到國家病理檢驗室，將搜尋范圍鎖定在非洲寄生蟲。

終于，班醫(yī)師找到這條寄生蟲，它名叫“血吸蟲”，原本是寄生在蝸牛身上的幼蟲，潛伏期高達20年。約翰在湖里游泳時，血吸蟲誤將他視為宿主，由皮膚入侵，分泌化學(xué)物穿透約翰的毛根，到了他的肝臟，在那下蛋。所以這6年來，約翰的血液中其實早已充滿了血吸蟲的卵，長大的血吸蟲也都會透過排泄排出體外。約翰運氣一直不錯，所以與血吸蟲共存了6年，相安無事。但是，一次偶然的機會，約翰血液逆流，就將血吸蟲的卵送到了腦部，于是血吸蟲就在約翰的腦子中漸漸成長。血吸蟲老化死亡時會釋放一種毒素，對腦部神經(jīng)造成傷害，使約翰全身抽搐，導(dǎo)致癲癇。

知道病因后，班醫(yī)師馬上進行手術(shù)，清除約翰腦部的寄生蟲，同時用藥物清除約翰體內(nèi)大量繁殖的血吸蟲。當然，那次同行25位家族成員中，18人血液中有蟲卵。這6年來，血吸蟲一直是約翰的家族成員。

約翰的頭痛、昏眩不是因為耳朵有問題，他的癲癇也不是腫瘤所引起。醫(yī)生由腫瘤切片找到寄生蟲，了解約翰的生活、旅游脈絡(luò)后，才找到真正的病因:血吸蟲。這個探索過程中，一個問題通常有好幾個可能肇因，^[3]醫(yī)生必須不斷依情境調(diào)整偵查方法，由對象找尋可能線索，了解整個人體系統(tǒng)運作方式后，才有可能找到根本原因。^[4]

接下來，我們來看看更復(fù)雜的半導(dǎo)體機臺維修，看看現(xiàn)場工程師如何由對象推理，找到根本問題。

數(shù)字搜查線

方恒通是聯(lián)華電子在臺南科學(xué)園區(qū)的技術(shù)經(jīng)理，他進入公司已經(jīng)10年了。當時，他對半導(dǎo)體工程師的專業(yè)與股票分紅懷有憧憬，于是自臺灣交通大學(xué)電子物理研究所畢業(yè)后，就踏入這個行業(yè)。^[5]

在財務(wù)吃緊的狀況下，各家半導(dǎo)體廠不得不大幅縮減人事成本。聯(lián)華也必須要裁減20%的人力。人力不足的情況下，維持廠務(wù)正常運作是個艱巨的挑戰(zhàn)。剛進廠的新手，難以透過教育訓(xùn)練馬上到現(xiàn)場支持故障維修。進廠多年的老手，很多也只是會處理基礎(chǔ)性維修工作，對高難度現(xiàn)場維修根本使不上力。

“為什么新手學(xué)不會現(xiàn)場維修？為什么這些老手都上線多年了還這么沒有sense？”方恒通心中抱怨著。

裁員后，方恒通只剩下八成的人力，工作卻有增無減。但是，要培養(yǎng)一位獨當一面的現(xiàn)場工程師至少得花5年，每年培訓(xùn)經(jīng)費少說也要6000萬元新臺幣。這對半導(dǎo)體廠商不算多，因為每次機臺故障所導(dǎo)致的生產(chǎn)損失可能高達6億元新臺幣。如何讓現(xiàn)場工程師早點“上線”，成了方恒通當前的首要任務(wù)。

半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)分工精細、變化迅速、專業(yè)知識復(fù)雜，需要來自電子、化學(xué)、機械、物理等專業(yè)領(lǐng)域的工程師。這些工程師多是臺灣一流學(xué)府畢業(yè)的碩博士高材生。這些杰出的工程師每日必須工作超過12小時，才能維持工廠正常營運，全球供應(yīng)鏈也才不會斷線，工作壓力可想而知。

早上6點半，方恒通已經(jīng)抵達廠內(nèi)。2/3的工程師也都開工了。工廠最近生產(chǎn)問題特別多，每個工程師手上約有3～5個待解決的案件，這讓方恒通忙碌不已。方恒通一抬頭，就看見進廠兩年的“菜鳥”制程工程師——張鈞平。這位新手一臉疲態(tài)，雙眼無神地吃著泡面。張鈞平也畢業(yè)于臺灣交通大學(xué)電子物理所，一年前剛進廠里時，他自信的神態(tài)與實習(xí)表現(xiàn)贏得公司的賞識，如今卻已消瘦成這般模樣。

看到方恒通走了過來，張鈞平趕緊回神報告最新的狀況:“報告學(xué)長，昨天晚上你離開公司后，蝕刻那邊又丟了一個issue過來^[6]，說是我們這邊的機臺出了問題，等下要開跨部門會議。”

方恒通拍一下頭說:“喔！真的會瘋掉！又是蝕刻過來的？是阿國接手的嗎？他常常搞不清楚狀況，你再去確認一次。”

洪國真，小名阿國，也是制程工程師，進入公司5年多，雖然非常認真，卻被大家認為沒有“sense”，常找不出問題關(guān)鍵。洪國真急忙進廠，一臉緊張地向方恒通報告:“學(xué)長，我前天比對過，我們上次提出的辦法行不通，現(xiàn)在我們這邊的生產(chǎn)線已經(jīng)停擺36個小時了，預(yù)估損失超過300萬元新臺幣了！”

“這下麻煩了，泓志一定很生氣。鈞平，跟我一起進Fab廠^[7]！”方恒通無奈地說著。李泓志是廠長，以治軍嚴謹出名。

“好，那我先去上個洗手間，不然待會兒想上廁所要脫無塵衣很麻煩。”張鈞平放下泡面，起身轉(zhuǎn)往洗手間。

等待時，方恒通打開桌上的計算機，打開電子郵件。一封來自現(xiàn)場的檢驗報告讓他膽戰(zhàn)心驚:“2009年3月9日晚間7點，有片晶圓在生產(chǎn)過程中遭到不明污染，污染范圍達晶圓面積的1/3，遠超過報廢標準。請各部門于11點集合舉行跨部門會議報告?！?/p>

“11點就要開會，似乎有點趕。阿國，昨晚有個晶圓污染案件，等下11點就要開會，先交給你處理，記得詢問詳細故障情況?！狈胶阃ㄒ贿吔淮閲?，一邊起身準備和張鈞平進入晶圓廠。

換上無塵衣，兩人進入工廠，方恒通看了現(xiàn)場后，忍不住嘀咕:“是誰在使用黃金路徑??？先前我們不是已經(jīng)知道黃金路徑是無效的嗎？為什么現(xiàn)在還在用？這樣批量比對當然會發(fā)生問題?！?/p>

“黃金路徑”是芯片有問題發(fā)生時，先關(guān)掉可疑的機臺，再用沒問題的機臺重新生產(chǎn)出一樣的芯片。方恒通對張鈞平說:“真是的！你把這個事情寫上KM^[8]，簡單描述就好?！?/p>

11點的跨部門會議開始了?，F(xiàn)場檢驗部推斷晶圓污染可能來自一臺擴散部門的機器，與兩臺薄膜部門的機器。會議結(jié)束后，方恒通吩咐洪國真與設(shè)備工程師陳漢宇一起進工廠，檢查擴散部門的機臺有沒有問題。兩人檢查后，確定擴散部門的機臺沒問題，方恒通才放心去吃午餐。

晚上8點在辦公室，一群人在休息之余，腦中仍不忘工作。方恒通叮嚀洪國真:“阿國，下次別再排黃金路徑，這個方法在三個月前就失效了?！?/p>

洪國真一臉納悶地回答:“真的嗎？可是KM上面沒有寫?！狈胶阃ㄕf:“KM雖然沒寫，不過以你的經(jīng)驗應(yīng)該能查出問題來吧？”洪國真不好意思地點頭:“是的，我會改進?！?/p>

張鈞平匆匆忙忙從門口跑進來，喊著:“學(xué)長，今天早上的跨部門會議中提到那個污染報廢芯片，因為產(chǎn)量很大，光今天薄膜部門停機，公司就損失了220萬元（新臺幣）！目前還沒找到解決辦法，若這樣再下去，損失將更慘重！”大家聽到了，一陣嘩然，議論紛紛。

晚上11點，洪國真持續(xù)在知識系統(tǒng)上找尋與芯片污染相關(guān)的關(guān)鍵詞。但是他搜尋到的案件，都不符合需求。辦公室里，只剩下洪國真以及陳漢宇。兩人埋頭苦干直到體力不支，才昏昏沉沉地睡去。

第1天:開關(guān)失靈了

艾力是質(zhì)量檢測單位的產(chǎn)品工程師，大家都叫他“貨主”。2009年3月15日早晨，這一批瑕疵晶圓是他發(fā)現(xiàn)的。這批晶圓的缺陷并不是出現(xiàn)在每個芯片上，而是散落在幾個芯片中。這批報廢的貨讓公司損失了5萬美元。

“5萬！已經(jīng)5萬了！”艾力非常緊張，他最害怕這種小異常，因為小異常很難在第一時間解決，又很可能釀成不可收拾的大災(zāi)難。有工程師判定是晶圓中的參數(shù)BVGOX不符合出貨規(guī)定。這代表晶圓數(shù)百個物層中，有某個導(dǎo)電通閘發(fā)生了故障。通閘如同燈泡開關(guān)，一旦發(fā)生故障，金屬層之間就不能相互連結(jié)，因此就無法導(dǎo)電，晶圓也就報廢了。

艾力比對正常芯片的批量，發(fā)現(xiàn)故障發(fā)生在某個金屬層中，而這個金屬層與擴散、黃光及薄膜這3個模塊有關(guān)。在下午的跨部門會議上，艾力立刻請3個部門協(xié)助分頭檢查。3個部門花了7天查驗，發(fā)現(xiàn)這批異常晶圓的問題比較可能是出在擴散模塊，那是方恒通的權(quán)責(zé)范圍。

第8天:有規(guī)律的缺陷

方恒通率領(lǐng)擴散部門的制程與設(shè)備工程師一起檢測設(shè)備，尋找問題的根源。陳漢宇花了4天檢查這批電性異常晶圓在制程中所有共同通過的機臺，從零件耗損、機臺密封橡膠到機器手臂振動都重新檢驗，但沒有發(fā)現(xiàn)異常。

同一時間，洪國真也檢測了晶圓擴散濃度、溫度以及時間批量的差異，但是也沒有頭緒。組員在現(xiàn)場一邊討論故障原因一邊找新線索。

時間慢慢流逝，這案件已經(jīng)延宕快一個月了。在下午的會議中，雖然李泓志沒說什么，但他神色凝重。所幸這批芯片異常問題并未擴大。會議后，方恒通回到辦公室，看著窗外皎潔的月亮，一腳翹在辦公桌上，發(fā)愣想著:“每幾天就給我出一次電性異常的問題，幾乎每星期都發(fā)作一次……”突然，方恒通靈光乍現(xiàn)，不自覺叫了出來:“唉！每星期一次？好像有點規(guī)律喔！”

方恒通要張鈞平再次檢查電性異常每周出現(xiàn)的頻率。張鈞平回報:“電性異常并不是那么規(guī)律，大約是上星期一有4片異常，這星期五有4片異常?！?/p>

方恒通一方面將這個“規(guī)律”發(fā)現(xiàn)在跨部門會議中提出，另一方面將這個線索告知黃光、蝕刻、薄膜部門，請這3個部門進行會診。會議后，大家對這個新的想法充滿了期待，士氣頓時振奮不少。

第99天:周一與周五的神秘數(shù)字

但是，隔了3個月，問題依舊沒有解決。在一次會議后，方恒通綜合大家的意見，認為這個問題與制程較有關(guān)聯(lián)。設(shè)備組的陳漢宇松了口氣，但是制程組的洪國真和張鈞平頓時感到壓力直升。

洪國真和張鈞平?jīng)Q定，先與黃光組、薄膜組的制程工程師聯(lián)系，透過電話和電子郵件分享一些數(shù)據(jù)。沒過多久，薄膜制程工程師孫大維回復(fù)，他想到一個“數(shù)值規(guī)律”。他發(fā)現(xiàn)周一、周五都固定是第3、9、16、22片有問題。孫大維的發(fā)現(xiàn)提供給了張鈞平和洪國真另一個偵查線索。

然而，過去出問題的晶圓，多是3的倍數(shù)或者5的倍數(shù)，從未有過如此毫無關(guān)聯(lián)的數(shù)字。線索斷了，張鈞平和洪國真又陷入了困境。洪國真開始上知識管理系統(tǒng)找數(shù)據(jù)。張鈞平本身就是數(shù)獨愛好者，對數(shù)字有著莫名的狂熱，他的雙眼一直沒離開過這4個數(shù)字。

張鈞平突發(fā)奇想，自言自語地說:“3＋9＋16＋22＝50，9是3的倍數(shù)，16跟22的公因子是2，3＋22＝25，16＋9＝25……25？芯片匣剛好是25片一裝，所以電性異常會不會跟晶圓匣有關(guān)呢？”

張鈞平的想法沒得到洪國真的認同。洪國真認為，晶圓匣是設(shè)備相關(guān)的問題。但是在方才的會議中，所有工程師一致認為原因應(yīng)該源自制程，而非設(shè)備。兩人討論了一陣子，張鈞平又提出另一個想法:如果電性異常真的是制程問題，那么應(yīng)該整盒晶圓匣都有瑕疵，而不是只有特定幾個晶圓異常。如果瑕疵出現(xiàn)在特定的位置，勢必與設(shè)備有關(guān)。兩人討論了一陣后，趕緊向方恒通報告。

第106天:是設(shè)備，還是制程？

張鈞平的想法使問題又回到了設(shè)備組身上。陳漢宇緊急與同事開會，他們必須證明問題不是出在他們身上，所以要趕緊提出新證據(jù)。如此，他們才可以將這個燙手山芋盡快交給另一組工程師。

兩個月內(nèi)，陳漢宇徹底地檢查了濕式清洗機，那是用來清洗晶圓匣的設(shè)備。陳漢宇和同事先檢查前三個清洗槽的溫度，然后巨細靡遺地檢驗清洗槽內(nèi)的酸性溶液是否被雜質(zhì)污染，以及溶液的導(dǎo)電指標是否異常。但是，他們找不出任何的問題。會議中，陳漢宇確認蝕刻設(shè)備沒有問題。

這讓方恒通又陷入了苦思。如果不是制程的問題，也不是設(shè)備的問題，那問題到底出在哪里？

第166天:高手的發(fā)現(xiàn)

吳瑞克是制程組的高手，常常解決故障大難題。這次，晶圓電性異常的事件已經(jīng)持續(xù)快半年了。方恒通想借助吳瑞克的經(jīng)驗，特別將他由別的廠調(diào)來支持。吳瑞克一頭亂發(fā)，戴著黑框眼鏡。當他被賦予任務(wù)時，正在撰寫其他維修案的進度報告，也遭遇了瓶頸。

吳瑞克一邊想著手上的報告，一邊站在濕式清洗機的化學(xué)槽前思考。他想著，這個維修案的時間實在拖得太久，可是又苦無頭緒，他索性就直瞪著機器手臂看。他看著化學(xué)槽的一只機器手臂將芯片匣抓起，放進第三個清洗槽中，之后另一只手臂又將芯片匣拿起，再浸到第四個清洗槽中。機器手臂反復(fù)運轉(zhuǎn)。吳瑞克的腦袋也開始空轉(zhuǎn)，一轉(zhuǎn)眼就過了一個小時。

突然間，吳瑞克感覺這兩部機器手臂的移動速度似乎有點不太一樣。他又瞪著機器手臂端詳許久，突然發(fā)現(xiàn)這兩只手臂居然有1至2秒的時間差。吳瑞克在會議上報告了這個新線索，各部門工程師一片嘩然。這是屬于設(shè)備面的問題，居然沒有任何設(shè)備工程師發(fā)現(xiàn)。設(shè)備工程師多是進行單機例行性檢驗，很難發(fā)現(xiàn)機臺間的差異。這只有制程工程師日復(fù)一日地跟著產(chǎn)品運轉(zhuǎn)，才能發(fā)現(xiàn)傳輸速度上的細微差異。

方恒通佩服地稱贊吳瑞克:“你真是厲害！連這么小的差異都看得到?！?/p>

吳瑞克懷疑可能是一只機器手臂移動得太快，來不及甩掉酸性溶液，就將晶圓卡夾帶入下一個水槽中，導(dǎo)致晶圓的缺陷。不過，這個假設(shè)遭到其他工程師的質(zhì)疑，因為水槽中有過濾器，純水不斷循環(huán)，會不斷清洗芯片上的酸性溶液。就算水槽真的被污染，那么浸在水中的整批卡匣的晶圓應(yīng)該都有缺陷，不可能只有特定位置的芯片才有問題。又過了一星期，雖然工程師們發(fā)現(xiàn)機器手臂的速度有差異，但是大家仍找不到問題的“元兇”，診斷又陷入了僵局。

第172天:機器手臂上有爪子

設(shè)備工程師對于吳瑞克能察覺出機器手臂的速度差覺得十分不可思議。同期進來的楊蔚德，也因此激發(fā)了斗志。

楊蔚德思考著，手臂速度不一致代表著機器手臂的構(gòu)造有問題。機器手臂與晶圓卡匣接觸最密切的就是機器手臂上的爪子。楊蔚德心想:“會不會是爪子有異常呢？”機器手臂上的爪子一共有四個，兩個一對，用來抓住晶圓卡匣。楊蔚德推想，每周一、周五出現(xiàn)的瑕疵片數(shù)也是四片（參見圖8‐1），所以這有可能是爪子的問題。他的推理引起制程與設(shè)備工程師們的熱烈討論。

圖8‐1　機器手臂與晶圓卡匣在濕式清洗設(shè)備中的運作狀況

楊蔚德帶著陳漢宇、洪國真及張鈞平等一行人，進廠檢查機械手臂爪子。機器手臂上的爪子是一個金屬支架，包覆在石英底下。他們發(fā)現(xiàn)爪子的金屬烤漆已經(jīng)被腐蝕了。若不是這次特別針對爪子進行檢查，一般的設(shè)備例行查驗難以發(fā)現(xiàn)這個問題。

張鈞平立刻提出疑問:“若是因為爪子上的金屬烤漆被腐蝕，那么應(yīng)該兩部濕式清洗機的芯片都有問題，而不會局限在單一卡匣。為什么只有手臂移動比較快的清洗槽有問題，而手臂移動比較慢的清洗槽沒問題呢？這與之前吳瑞克發(fā)現(xiàn)的機器手臂速度差有關(guān)系嗎？”楊蔚德邊想邊回答:“的確，兩只機器手臂上的金屬支架都被酸性溶液腐蝕，被腐蝕就會分離出金屬離子。如果這些金屬離子會使晶圓的金屬層變得異常，照理說應(yīng)該是兩部濕式清洗機都有問題，為什么只有一臺有問題呢？”

第175天:水落石出

機器手臂的事情像一塊巨石壓在楊蔚德的心里。只要一有空，他就與擴散組的工程師們討論。這群“交大幫”的學(xué)長學(xué)弟集思廣益，還是找不出問題根源。

一日，楊蔚德突然想到，當機器手臂由酸性溶液槽中撈起芯片匣時，會有許多酸性溶液隨之滴落。如果機器手臂的速度比較慢，那么酸性溶液往芯片匣滴下的速度也慢。在金屬離子還沒破壞芯片的金屬層前，芯片匣就進入了水槽，溶液就被洗干凈了。但是，若手臂的移動速度快，酸性溶液往下滴的速度就快，溶液會被甩進芯片匣。這時，卡匣再進入水槽清洗時，晶圓已經(jīng)被污染了。楊蔚德又發(fā)現(xiàn)，機器手臂有4個爪子，分別抓住卡匣的位置正好就是第3、9、16、22匣槽上的晶圓。

三天后，會議室響起熱烈的掌聲，楊蔚德的假設(shè)被證實了。大家苦惱許久的“兇嫌”確實是機器手臂上的爪子。在這次事件中，大家學(xué)到了寶貴的一課:同樣是被腐蝕的爪子，若機器手臂的速度較快，金屬離子會在進入水槽清洗前就滴入卡匣中，使晶圓受到污染。最后，擴散組請設(shè)備工程師更換零件，以石英包覆爪子上被腐蝕的金屬支架。生產(chǎn)線終于恢復(fù)正常運作。

然而，這個維修案的偵查長達半年。事后，也沒人記得維修過程，工程師只是急忙地寫完結(jié)案報告，馬上就加入下一場維修戰(zhàn)役。

回家的路上，方恒通不禁想著:每次帶新人，最少都要花上五六年才能上線，不辛苦磨個5年，這些新人到維修現(xiàn)場根本使不上力。而且，有的工程師待了10年還是和新人一樣沒經(jīng)驗。公司把維修基本方法都放到知識管理系統(tǒng)中了，雖然這些系統(tǒng)對定期維修設(shè)備有幫助，但是對現(xiàn)場維修沒太大幫助?，F(xiàn)場工程師磨了許多年，也用了系統(tǒng)，但是他們到現(xiàn)場時似乎還是缺乏敏銳度。

如何才能培養(yǎng)現(xiàn)場工程師解析問題的敏銳度？這個問題今天又跟著方恒通回家了。

物件里的學(xué)問^[9]

我們可以從“數(shù)字搜查線”這個故事中學(xué)到什么？一言以蔽之，就是用物件養(yǎng)成解析問題的敏銳度。我們可以從對象中學(xué)到什么？談這個問題前，我們先來看看一個博物館的故事。

20世紀80年代，匹茲堡大學(xué)教授蘇珊·史塔克（Susan Star）與詹姆斯·格里塞默（James Griesemer）共同研究加利福尼亞州脊椎動物博物館的發(fā)展史（Museum of Vertebrate Zoology，MVZ），因為在20世紀初這家博物館扮演著動物學(xué)啟蒙的角色。MVZ博物館建立了物種數(shù)據(jù)庫，保存著豐富的動物標本，詳細記錄加利福尼亞州的生態(tài)系，發(fā)展出龐大的知識體系。

史塔克注意到，博物館能有這樣的成果，不只是因為有一群信仰達爾文的優(yōu)秀科學(xué)家。博物館背后其實有許多支持者，來自荒野俱樂部的專家提供動物標本、毛皮商人提供捕獲的動物、居民提供信息、農(nóng)夫供給食物和休息地、當?shù)卮髮W(xué)與政府提供資金與用地。

是什么力量讓這些不同背景的社群愿意合作，為博物館作貢獻？史塔克發(fā)現(xiàn)，這些社群間運用了一些物件，化解了因知識落差而形成的溝通障礙，也緩和了因時空因素造成的信息損失。這些物件也讓各社群在追求各自目標下，共同為博物館作貢獻。史塔克稱這些對象為“疆界物件”（Boundary Object）。

博物館運用的第一個疆界物件是“記錄表”。記錄表背后代表的是一套標準化的樣本采集方法?？茖W(xué)家必須仰賴荒野專家搜集各地的動物標本?；囊皩＜伊私獗镜孛}絡(luò)，常與當?shù)鼐用翊蚪坏?，并善于在野外活動。但問題是，荒野專家缺乏動物學(xué)知識，不可能如同科學(xué)家般在現(xiàn)場采樣。

于是，博物館的動物學(xué)家發(fā)展出一套記錄表來協(xié)助荒野專家采集樣本。另一方面，荒野專家遵循標準的采集步驟，更有效地將動物保存下來，避免標本在運送過程中腐壞。

從記錄表中的字段，科學(xué)家看到的是背后的動物學(xué)知識體系。從荒野專家的記錄中，科學(xué)家可以推測出被捕獲動物的位置，比對過去的數(shù)據(jù)，并判定這個樣本的科學(xué)價值。記錄表就是一種疆界物件，將原本復(fù)雜的理論化為簡單的搜集步驟，使不具動物學(xué)知識的參與者可以協(xié)助搜集珍貴標本。疆界物件就像是翻譯官，使科學(xué)家與荒野專家可以相互溝通、分享信息，讓MVZ博物館能進行長期的學(xué)術(shù)研究。

第二個疆界物件是物種圖鑒。物種的概念源自19世紀達爾文的理論，MVZ博物館制作了許多物種圖鑒，讓不同的社群對于各物種有一致的認知，強化了參與者對于物種的印象。物種圖鑒如同產(chǎn)品設(shè)計圖，我們不需要看到具體的產(chǎn)品，就能理解產(chǎn)品的特性。物種圖鑒結(jié)合抽象的學(xué)術(shù)理論，提供易懂的動物信息。每個物種的介紹背后都有一套嚴謹?shù)姆诸愊到y(tǒng)。圖鑒中會標示物種在分類系統(tǒng)中的位置。一般人了解了這個物種的特征、習(xí)性、棲息地就可以幫科學(xué)家搜集田野數(shù)據(jù)了。

這個博物館的研究告訴我們，每一個物件背后都隱含了某種知識體系。使用疆界物件可以解決跨界合作的問題，讓不同社群分享知識。我們可以從一個物件學(xué)習(xí)到一個社群的活動過程、工作實務(wù)、合作模式、人際網(wǎng)絡(luò)、知識系統(tǒng)、權(quán)力關(guān)系、文化意義。通過對象，我們可以了解系統(tǒng)運行的脈絡(luò)，也就能了解問題的根源。

在“數(shù)字搜查線”這個案例中，我們看到工程師由物件學(xué)習(xí)三種實踐型知識，進而找到問題的癥結(jié)。

第一是格物致“意”，也就是探究對象背后隱藏的意義。通常，一個非線性因果問題初期的征兆并不明顯，也不容易察覺。例如，在約翰的案例中，一開始他頭痛、昏眩，這些現(xiàn)象背后隱藏寄生蟲的危機，但當時我們無法察覺這個狀況。高手會由物件找線索，解讀其中各種可能的意義或隱含的知識。

如何格物呢？初步的方法是在現(xiàn)場“找”線索，要在現(xiàn)場辨識出可疑的線索并讀出意義，才能摸索出后續(xù)的解決之道。例如，半導(dǎo)體現(xiàn)場工程師會觀察芯片的刮傷，由傷痕去找出相關(guān)的參數(shù)，推理背后可能涉及的制程。處理簡單的問題時，或許進行一兩次格物致意便能順利找到問題根源。然而，當處理非線性因果的問題時，可能要進行一系列的格物致“意”。不過，解讀物件意義的結(jié)果僅能厘清局部的因果關(guān)系，“格物”尚未成功，仍須進行下一階段工作。

第二是格物致“責(zé)”，就是從物件中厘清問題的職責(zé)。非線性因果之問題涉及多領(lǐng)域的專業(yè)知識，找對人，也就找到了對的知識。格物致“責(zé)”是一個厘清專業(yè)領(lǐng)域權(quán)責(zé)的過程，通過彼此對物件的解讀，進行一場專業(yè)管轄權(quán)保衛(wèi)戰(zhàn)。^[10]格物致“責(zé)”是一個根據(jù)物件找人的過程，通過人脈網(wǎng)引進所需的專業(yè)知識，也局部厘清責(zé)任的歸屬。

例如，在寄生蟲案例中，當班醫(yī)師用電腦斷層掃描出腦部有腫瘤時，必須進行切片檢驗?；灅颖臼菣z驗師的權(quán)責(zé)，所以要轉(zhuǎn)診到病理檢驗室。當檢驗師發(fā)現(xiàn)是寄生蟲而不是腫瘤組織時，又將案子轉(zhuǎn)給班醫(yī)師，由他來詢問病史。

在芯片維修案例里，工程師經(jīng)常無法厘清權(quán)責(zé)，例如導(dǎo)致芯片刮傷的機臺有30至40部，又屬于不同部門，格物致“責(zé)”顯得困難，也成為跨部門會議的焦點。在復(fù)雜的因果關(guān)系中，格物致“責(zé)”是通過物件找出物與人的關(guān)系，通過厘清責(zé)任追尋出專家之間的知識網(wǎng)絡(luò)。

第三是格物致“因”，也就是循著物件找到根本原因。當工程師累積足夠線索，通過人際關(guān)系找出知識網(wǎng)絡(luò)，就能綜觀問題全貌，悟出個中道理了。要厘清問題本質(zhì)，我們必須解讀物件與物件、物件與人之間的因果關(guān)系?？吹饺玻簿湍苤匦露x問題。例如，芯片瑕疵不是因為電性問題，也不是蝕刻過程被污染，更不是機器手臂故障，而是因為機器手臂爪子上的金屬支架被腐蝕，導(dǎo)致金屬離子被甩到晶圓上。厘清物件間的關(guān)系，便是格物致“因”。

現(xiàn)場工程師如何由生手變高手？了解本案例后，半導(dǎo)體公司也許需要重新思考工程師培育的方式?，F(xiàn)場工程師也許可以由“格物致知”的方式來培養(yǎng)生手的偵查敏銳度。我們找到一位資深經(jīng)理，他談到如何運用格物學(xué)（我們的研究發(fā)現(xiàn)）來培育生手:“我會運用案例來訓(xùn)練菜鳥的推理能力。我會先不讓菜鳥看完整個故事，而會依時間發(fā)展的順序，先給一個‘物件’，然后問菜鳥怎么找線索，以及該如何解這個問題。當菜鳥回答完時，我再指出他推理的盲點，并舉例推翻他的說法來訓(xùn)練他的推理能力。之后，再給下一個‘物件’。這就像是推理小說一般。借此訓(xùn)練菜鳥的敏銳度?！?/p>

“格物”就是要透過物件解讀背后的知識體系。物件不僅有表面的意義，更內(nèi)含多層次的意義。體悟物件里面的學(xué)問，就會了解問題的本質(zhì)。在非線性的系統(tǒng)中，過去的解答對現(xiàn)在的問題并無太大意義，因為一個問題的背后永遠包括更多問題。就算你由流程的開頭按部就班地檢查到結(jié)尾，也查不出問題的根源。這時候你更需要的是追蹤問題的敏銳度。這個敏銳度可以通過調(diào)適性學(xué)習(xí)培養(yǎng)出來。找到關(guān)鍵物件，由物件中解讀線索，不斷地在實境中學(xué)習(xí)，才能作出對的診斷。不過，這些能力都不是看了操作手冊就可以學(xué)會的，而是要學(xué)會“格物致知”。

半導(dǎo)體公司也許不需要更多的知識系統(tǒng)，而是更多會“物里學(xué)”的工程師。

“物里學(xué)”成維修高手

重點一:每一個物件的背后，都有一連串的故事。每一個物件都代表一種溝通方式。每一個物件里，都有一套知識體系。千萬不能小看物件。

重點二:武師、廚師、維修工程師都必須靠不斷的修煉（Situated Learning）^[11]才能成為高手，晉升達人。要修練好功夫，達人要持續(xù)地于實境中進行調(diào)適性學(xué)習(xí)。在調(diào)適性學(xué)習(xí)過程中，他們會由物件中去尋找線索，去解讀該領(lǐng)域復(fù)雜的知識體系。

重點三:從物件里可以學(xué)到三件事:如何尋找線索（格物致“意”）、如何厘清疆界責(zé)任（格物致“責(zé)”）、如何解讀背后的知識系統(tǒng)（格物致“因”）?！案裎镏轮本褪枪こ處熜逕挒楦呤值姆椒?。

【注釋】

[1]本文共同作者為李慶芳，文中的案例另有一深入的學(xué)術(shù)討論版本，將刊登于Journalo f Management Studies。無獨有偶，社會學(xué)領(lǐng)域也有人在研究這一問題。參見:李明璁，《物里學(xué)》，遠流出版2009年出版。不過，我們的觀點比較是來自組織學(xué)與心理學(xué)的背景。請參閱:Simon，H.A.（1998）.The Sciences o f the Artificial.Cambridge，Massachusetts:The MIT Press.

[2]這個觀念可參見:Tyre，M.，＆von Hippel，E.（1997）.The situated nature of adaptive learning in organizations.Organization Science，8（1）:71‐83.

[3]英文諺語有云:A problem of one is never one.

[4]這類問題常見于系統(tǒng)動態(tài)問題。例如，你把后院的垃圾丟到鄰居家花園，由整個系統(tǒng)來看，垃圾還是在這個小區(qū)。所以，不了解一個社會系統(tǒng)的運作脈絡(luò)，解決方案常常衍生更多的問題。參見:Forrester，J.W.（1994）.System dynamics，system thinking，and soft OR.System Dynamics Review，10（2‐3）:245‐256.

[5]本案例中的人物為虛構(gòu)，情節(jié)主要在說明在半導(dǎo)體業(yè)界的知識管理問題，以及普遍的社群學(xué)習(xí)議題。

[6]維修過程中各部門會提出各種不同的議題，討論問題的責(zé)任歸屬問題，大家都習(xí)慣用英文“issue”來溝通有哪些冒出來的問題。半導(dǎo)體制程分為四大步驟，分屬四大部門:擴散、黃光、蝕刻、薄膜。

[7]Fab廠就是半導(dǎo)體生產(chǎn)工廠，又稱Fabrication laboratory，里面有無塵設(shè)備，進入人員必須穿著無塵衣。

[8]KMS（Know ledge Management System）知識管理系統(tǒng)，簡稱KM或KMS。為半導(dǎo)體工程師知識分享的交流平臺，每年聯(lián)電規(guī)定工程師要寫一定數(shù)目的KM案例分享，除了促進大家的知識進步之外，KM內(nèi)容質(zhì)優(yōu)的工程師更可以領(lǐng)取獎金。

[9]http://reswithoutnumbers.blogspot.com/，疆界物件的概念在管理學(xué)界會流行起來，很多人認為是源自史塔克的博物館研究。這個段落是根據(jù)《一沙一世界》改寫，作者是王培勛，臺灣政治大學(xué)科技管理研究所碩士研究生。培勛、我與慶芳以疆界物件一起探索半導(dǎo)體工程師的世界。原文見:Star，S.L.，＆Griesemer，J.R.（1989）.Institutional Ecology，＇Translations’and Boundary Objects:Amateurs and Professionals in Berkeley’s Museum of Vertebrate Zoology，1907‐39.Social Studies of Science，19（3）:387‐420.

[10]Bechky，B.A.（2003）.Object lessons:Workplace artifacts as representations of occupational jurisdiction.American Journal o f Sociology，109（3）:720–752.

[11]Lave，J.，＆Wenger，E.C.（1990）.Situated Learning:Legitimate Peripheral Participation.Cambridge:Cambridge University Press.