今天上午去东升科技园讲“智能制造发展趋势”的时候,开场第一张图就是关于AMHS的,半导体晶圆厂的自动化,堪称未来制造业智能化的终极目标。
晶圆厂自动化程度有多高?可以用台积电GigaFab的AMHS系统为例,在一个厂区中,有着长达50公里的天车轨道,5000多个轨道路口,2000台晶圆传输盒子在同时运动,每天需要传送60万车次的晶圆……
所以今天就借机会聊一聊AMHS系统。
AMHS全称Automatic Material Handling System,自动物料搬运系统,其实就是在产线上进行物料搬运的设备和系统。随着产线生产工艺流程越来越复杂,传统人力在产线设备间的物料搬运,已经成为制约生产效率和生产质量的瓶颈。
AMHS系统应运而生,广泛应用于晶圆制造、显示面板、锂电工厂、光伏等高端制造业场景。当然了,不是别的场景不需要,而是用不起……
目前AMHS系统在半导体晶圆制造环节应用已经非常普及,从8英寸晶圆厂开始,AMHS的AGV地面方案和OHT天车方案逐步导入,到了12英寸晶圆厂时代,AMHS天车方案已经成了标配。随着先进封装技术的发展,AMHS也开始逐步进入了封测领域。
半导体制造工厂的AMHS方案主要分为三种,空中走行式无人搬送车(OHT天车)、洁净存储系统(STK)方案和移动机器人(AGV)地面方案。
AMHS是一个大系统,包括AMHS传送硬件设备(OHT、AGV/AMR、Lifter等)、存储设备(Foup&Reticle Stocker、Reticle Cabinet、NTB、OHCV、OHB)、净化设备(TLP、OPS、FPS等)及软件系统(MCS、OHTC、STKC等)。
注:OHT:Overhead Hoist Transport天车搬运系统;OHB:Over Head Buffer空中的存储装置;OHCV:Over Head Carrier Vehicle空中物料运输车;Stocker:存放晶圆的存储器具;Lifter:升降机;NTB:Near-Tool Buffer机台侧仓储设备;MCS:Material Control System物料管理控制系统;OHTC:OTH控制软件;STKC:Stocker控制软件……
AMHS对于晶圆制造环节,特别是高端晶圆制造环节至关重要,影响着产线的稼动率和良率。稼动率方面,AMHS通过各个设备之间传输晶圆的载具,大幅度减少生产线作业人力,实现生产效率的提升,充分减少设备闲置时间,提升产线稼动率;在良率方面,AMHS可以消除人为操作失误,提升环境洁净度,降低搬运过程中的振动,对提高产品良率有很大的帮助,甚至可以实现制造过程的数据跟踪,对于产品的不良和设备的异常可快速找到源头,及时消除异常并实现根本性改善。
正是因为AMHS对于晶圆厂的良率和稼动率如此关键,而且关系着整个产线的稳定运行,因为一旦出现故障,产线有可能整体down掉,造成巨额损失,所以晶圆厂在选择AMHS系统供应商的时候,异常谨慎,造成国产厂商的进入壁垒极高。目前在半导体领域,全球AMHS市场规模在20亿美金左右,主要为日本村田机械和日本大福所垄断,市占率达95%以上。
国内厂商也开始逐步突破,有的从泛半导体领域切入,逐步提升产品的稳定性,有的开始逐步导入晶圆制造环节,通过demo、小规模试验,不断积累场景经验。
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作者简介:步日欣
创道硬科技创始人,北京邮电大学创业导师、经管学院特聘导师、天津市集成电路行业协会顾问。电子工程本科、计算机硕士学位,具有证券从业资格、基金从业资格,先后就职于亚信咨询、中科院赛新资本、东旭金控集团等,拥有IT研发、咨询、投融资十五年以上经验,关注投资领域为半导体、智能制造、新能源等。