半導體行業(yè)自動(dòng)化物流運輸系統的發(fā)展隨著(zhù)信息產(chǎn)業(yè)的迅猛發(fā)展，半導體的需求量快速增長(cháng)。如果利用人工搬運，不僅不符合工程的要求，也會(huì )降低產(chǎn)品的質(zhì)量。因此，一個(gè)功能強大且性能穩定的自動(dòng)化物料搬運系統AHMS應運而生。AMHS系統能夠有效利用有限的潔凈室生產(chǎn)空間，提高生產(chǎn)設備的利用率，減少制品量，縮短周期時(shí)間等。因此，如何優(yōu)化AMHS系統運行效率，對于提升半導體制造企業(yè)的競爭力有著(zhù)重要影響。 一般而言，半導體晶圓制造廠(chǎng)的AMHS分為兩大子系統: 一個(gè)是interbay搬運系統，主要負責加工中心間的搬運任務(wù)；另一個(gè)是intrabay搬運系統，主要負責加工中心內的搬運任務(wù)。 2000年前后，半導體產(chǎn)業(yè)開(kāi)始從8寸的晶圓制造，跨越到12寸的晶圓制造。制造產(chǎn)線(xiàn)的大幅升級不僅對制造專(zhuān)機提出挑戰，對晶圓制造傳輸系統的自動(dòng)化要求更是前所未有的。因為在12寸晶圓及之前的生產(chǎn)，人工搬運并不會(huì )對生產(chǎn)效率和產(chǎn)品良率產(chǎn)生足夠明顯的影響。但是12寸晶圓的所受應力、形變導致的不良率、相關(guān)聯(lián)設備空轉等因素深刻影響了生產(chǎn)線(xiàn)的運轉，而且密封性更高的晶圓盒總重量超過(guò)10kg，人工長(cháng)距離搬運開(kāi)始變得不實(shí)際。 在8寸工廠(chǎng)中，用于運輸晶圓的AMHS僅限于在存儲設備之間移動(dòng)晶圓載具，即Interbay物料運輸系統，以及有限的Interabay系統的實(shí)施，如用于將晶圓載具從自動(dòng)倉儲系統移動(dòng)到設備裝載口，反之亦然。因此，從啟發(fā)式的角度來(lái)看，業(yè)界對如何在工廠(chǎng)中以自動(dòng)化的方式移動(dòng)晶圓有一定的了解，但基礎有限。 12寸晶圓廠(chǎng)的戰略是擁有完全自動(dòng)化的物料運輸、Interbay和Intrabay能力，包括運輸工具到工具，又稱(chēng): 混合Interbay和Intrabay統一系統，要解決的主要問(wèn)題是每小時(shí)數千次(mph)的持續物料移動(dòng)，而生產(chǎn)人員不必做這項工作，從而避免整個(gè)晶圓廠(chǎng)數百人所需的人體工程學(xué)問(wèn)題和難以管理的mph。 為了協(xié)助工業(yè)界過(guò)渡到12寸的晶圓制造，SEMATECH（半導體制造技術(shù)協(xié)會(huì )）成立了12寸組織（I300I），提出并建立了一套半導體自動(dòng)化生產(chǎn)的標準模型，通過(guò)天車(chē)（OHT）、AGV、RGV和PGV的協(xié)作努力，提升整條產(chǎn)線(xiàn)的生產(chǎn)效率。在這個(gè)模型中，生產(chǎn)設備是中央區域（Interbay）延伸出的許多區塊（Intrabay）。每一個(gè)區塊對應著(zhù)一個(gè)用于該區塊存儲的存儲棧（Stocker，又名晶圓庫）和屬于自己區域的走道。 只是在實(shí)際的發(fā)展中，OHT的速度和成熟度遠高于混合模型的其它部分，在此前，OHT幾乎壟斷了半導體晶圓制造的全部AMHS系統。 “OHT”是Overhead Hoist Transport的簡(jiǎn)稱(chēng)，是指能夠在空中軌道上行駛，并能夠通過(guò)皮帶傳動(dòng)起重機構“直接”進(jìn)入保管設備或工藝設備的裝卸口，應用于工序區內部運輸，也應用于工序區間或工廠(chǎng)間運輸。
相對于其它專(zhuān)機的投入，如ASML的EUV光刻機賣(mài)出1.5億歐元的高價(jià)，OHT的成本投入是可以被業(yè)界接受的。在十年前和更早的研究中，主要聚焦在A(yíng)MHS的軟件控制層面，針對點(diǎn)對點(diǎn)的運動(dòng)方式、實(shí)時(shí)響應、路徑優(yōu)化、配給優(yōu)化等方面做了大量的研究。從AMHS實(shí)現點(diǎn)對點(diǎn)開(kāi)始，FAB工廠(chǎng)的自動(dòng)化生產(chǎn)系統已經(jīng)非常接近當前的智能制造了；OHT在越過(guò)Stocker（倉儲）進(jìn)行不同工藝的直接送料時(shí)，已經(jīng)將各個(gè)工作臺的生產(chǎn)信息匯集到一個(gè)中央調度系統。相關(guān)研究很快到達了瓶頸，FAB工廠(chǎng)也基本實(shí)現了現有設備最大可利用效率的90%或者更高，因此，OHT系統也被廣泛認定為12寸FAB及下一代FAB的主力搬送系統。 
OHT系統&移動(dòng)機器人 但FAB工廠(chǎng)的晶圓制造AMHS要進(jìn)一步提升產(chǎn)能和效率，僅依靠OHT工作效率的提升是不現實(shí)的。OHT受制于軌道鋪設、單維運動(dòng)等因素，在未覆蓋區域的人工干預是必要的。而要實(shí)現全廠(chǎng)OHT覆蓋，AMHS系統的成本會(huì )非常高，而柔性極強的移動(dòng)機器人可以打通這些節點(diǎn)，連通FAB工廠(chǎng)凈室和非凈室的物料交互，實(shí)現了整個(gè)FAB工廠(chǎng)的智能制造。 因此，當前在半導體制造廠(chǎng)(fab)的運輸系統中，使用AGV/AMR車(chē)隊是一個(gè)越來(lái)越受歡迎的選擇，AGV/AMR可以作為現有運輸系統的補充，也可以作為實(shí)現運輸自動(dòng)化的第一步。 從物流的角度來(lái)看，半導體的制造是一個(gè)非常復雜的過(guò)程。為了在一片晶圓上制造電路，需要在不同的設備(工具)上進(jìn)行多達500個(gè)工藝加工步驟。整個(gè)制造過(guò)程可能需要幾個(gè)月的時(shí)間。根據所需的產(chǎn)出，特定晶圓通過(guò)的工具的數量和順序可以有很大的不同。由于在一個(gè)FBA工廠(chǎng)中可能有多達數百個(gè)工具，整個(gè)生產(chǎn)可以被視為一個(gè)巨大的工作車(chē)間問(wèn)題。 在8寸和12寸晶圓廠(chǎng)中，運輸系統負責運送和回收晶圓載具和光罩。在12寸晶圓廠(chǎng)中，目前最受歡迎的是OHT系統。OHT系統可以由幾公里長(cháng)的軌道、數百輛車(chē)組成，并為多達數千個(gè)工具裝載口和緩沖區提供服務(wù)。由于布局和結構的原因，目前少有8寸晶圓廠(chǎng)應用OHT系統。因此，在許多8寸晶圓廠(chǎng)中，運輸主要由人工完成，或部分由傳送系統完成。 在12寸晶圓廠(chǎng)，AGV/AMR不能取代現有的OHT系統，而應被看作是一種補充。AGV/AMR特別適用于那些沒(méi)有達到經(jīng)濟上合理的OHT系統操作條件的子領(lǐng)域。這可能是由于特殊的運輸貨物、空間限制，甚至是由于較低的產(chǎn)量。OHT天車(chē)負責空中軌道高速傳輸作業(yè)，地面上由AMR來(lái)實(shí)現高彈性效率作業(yè)，實(shí)現由STOCKER、OHT、AMR、EQ間 無(wú)死角無(wú)盲區對接，真正實(shí)現FAB車(chē)間無(wú)人化自動(dòng)生產(chǎn)。 在8寸晶圓廠(chǎng)，AGV/AMR可以幫助提高自動(dòng)化程度，從而有助于提高工藝的可靠性，因為它可以替代容易出錯的人工處理和運輸活動(dòng)。 
半導體領(lǐng)域主要應用移動(dòng)機器人類(lèi)型
在半導體領(lǐng)域，目前主要應用的移動(dòng)機器人類(lèi)型有復合移動(dòng)機器人、潛伏頂升式AGV、輥筒對接AGV、叉車(chē)AGV等類(lèi)型產(chǎn)品，同時(shí)還有一些企業(yè)針對半導體某些場(chǎng)景的需求打造的定制化行業(yè)專(zhuān)機。但整體而言，當前，在半導體領(lǐng)域應用的多種AGV/AMR中，復合移動(dòng)機器人是應用最多的產(chǎn)品，也是技術(shù)難度最高的。 復合移動(dòng)機器人系統（基礎硬件平臺）中，機械臂位于移動(dòng)機器人上，可隨機器人靈活移動(dòng)，便于進(jìn)行機械臂與AGV/AMR相互定位、通訊、配合等功能，配合視覺(jué)系統、末端工具等可實(shí)現對特定物體的識別、巡檢、抓取等功能。在半導體行業(yè)，復合移動(dòng)機器人主要用于晶圓盒、彈夾上下料。 值得注意的是，半導體由于嚴苛的生產(chǎn)要求也對上游設備廠(chǎng)商設置了一定的“準入門(mén)檻”。首先是移動(dòng)機器人運行平穩性的要求，由于要搬運晶圓等精密元件，機器人要防震、防抖動(dòng)；其次是安全性要求，這是半導體封測廠(chǎng)對導入AGV/AMR一個(gè)非常大的考量點(diǎn)，工廠(chǎng)內昂貴的半導體設備經(jīng)不起任何碰撞；第三則是設備的潔凈度要求。
從長(cháng)遠來(lái)看，導入移動(dòng)機器人是半導體行業(yè)提高工廠(chǎng)自動(dòng)化與信息化的關(guān)鍵舉措，伴隨著(zhù)半導體自動(dòng)化升級的進(jìn)一步深入以及移動(dòng)機器人技術(shù)的更加成熟，相信移動(dòng)機器人在半導體領(lǐng)域的落地速度將不斷加快！ 為了解析當前移動(dòng)機器人在半導體領(lǐng)域的解決方案與市場(chǎng)應用現狀，12月15日，由中國移動(dòng)機器人（AGV/AMR）產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟主編，捷螺智能設備（蘇州）有限公司冠名，深圳優(yōu)艾智合機器人科技有限公司、蘇州海豚之星智能科技有限公司、杭州藍芯科技有限公司、斯坦德機器人（深圳）有限公司、浙江欣奕華智能科技有限公司、優(yōu)傲機器人貿易(上海)有限公司聯(lián)合參編的《半導體行業(yè)用移動(dòng)機器人（AGV/AMR）解決方案藍皮書(shū)（2022版）》將在“inktype="text" imgurl="" imgdata="null" data-itemshowtype="0" tab="innerlink" data-linktype="2" hasload="1" style="margin: 0px; padding: 0px; outline: 0px; color: rgb(87, 107, 149); text-decoration-line: none; -webkit-tap-highlight-color: rgba(0, 0, 0, 0); cursor: pointer; max-width: 100%; box-sizing: border-box !important; overflow-wrap: break-word !important;">中國移動(dòng)機器人（AGV/AMR）產(chǎn)業(yè)發(fā)展年會(huì )”上正式發(fā)布，參會(huì )人員現場(chǎng)可免費獲得藍皮書(shū)紙質(zhì)版一份，敬請期待！
