洁净物流系统关键技术与市场发展概述.docx
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1、洁净物流系统关键技术与市场发展概述随着中国半导体产业的快速发展,洁净物流系统市场需求大幅增长。自动物料搬运系统(AMHS)的国产化进程在加速。全球数字化进程的加速,带来芯片需求量持续攀升,这使得半导体行业的重要性日益凸显。作为制造业中的尖端领域,半导体行业在生产设备的精度和速度、工艺复杂性以及工厂智能化管理等方面展现出其先进性。随着半导体生产技术的提升与生产规模的扩大,在洁净环境中使用的自动物料搬运系统(AutomaticMateria1.Hand1.ingSystem,简称AMHS),以其自动化、高效率、高稳定性、智能化等优势,得到越来越广泛的应用。长期以来,洁净物流系统市场主要由日韩企业垄
2、断。随着中美贸易摩擦加剧,产业链供应链安全性越来越受到重视,近年来中国加大半导体产业投资,并提倡关键设备的国产替代,AVHS系统作为半导体设备的一部分,国产化发展也在提速。一、系统构成与关键设备AMHS系统由多种硬件设备(存储单元+搬运单元)和控制软件组成,可以大幅减少在制品的等待时间,缩短晶圆产品的生产周期,是提高半导体制造良率和设备利用率的重要支撑。特别是在12英寸(宜径约30OnIm)晶圆厂,跨区域不同机台之间的搬运更为复杂,AMHS系统作为贯穿整厂的“物流大动脉”,已逐渐成为“标配”。1.硬件设备硬件主要分为:搬运设备,包括OHT、AGV/AMR.1.iftCr等;存储设备,如StoC
3、ker。洁净存储库Stoker(STK),作为半导体产线上的中转与缓存机构,用于对FOUP(前开式晶圆传送盒)、SMIFPod等多种规格的晶圆载具进行自动存储、提取与搬运,以实现晶圆在不同工艺之间的流转,具备多层存放空间,可以提高储存密度,减少占用面积,缩短出库时间,提高传送效率。根据实际需要,SIoCker可以通过不同的设置,与OHT系统、AGV等协调操作,或者便于操作人员手动存取所需物料。 空中走行式无人搬送车OHTOUT(OverheadHoistTransport)也称为天车,是AMHS最关键设备之一。OHT安装在天花板下方,在空中轨道上行走,将传输物在需要长距离和大量传输的区域进行搬
4、运;通过皮带驱动的起重机构,OHT可以“直接”进入存储设备或加工设备的装卸口搬送FO1.IP,能够有效利用空间,提高生产效率。OHT系统是12寸晶圆厂的主要产线输送系统,用于工艺区域的内部运输,以及工艺区域或工厂间的运输。 空中走行式穿梭车OHSOHS(OvcrHeadShutt1.e)是一种自动高架运输系统,穿梭车在高架凯道上行驶至运输载体。因为它主要用于在分配的存储设施之间运输载体,也被称为“跨湾运输系统”。轨道式导引机器人RGVRGV乂称轨道穿梭小车,沿轨道将CaSSCt1.e在工艺设备、S1.oCker和BUffer之间进行传输。 移动机器人AGVAGV是带有SCARA机械臂的FI动化
5、运输系统,可以“宜接”访问储料器和加工设备,灵活地将载体运送到加工设备。 1.ifter(升降机),连接于天花板,用于长距离运送FOUP(I HT(高速塔),安装在半导体工厂有层间或段差区域,上下运送FOUPo Conveyor(传送机).用于FO1.P及卡匣搬送的设备,可当Buffcr装载物品DiVerter(转向器),可以改变搬运设备的方向。2.软件控制软件是AMHS系统的核心,包括:物料控制系统MCS(Materia1.Contro1.System),以及设备控制系统1.CS(包括OHTC、STKC.AGVC等)。VCS系统从MES接收搬运命令,寻找搬运设备间的最佳路径,对不同的搬运设备
6、控制系统进行统合控制和调度,再由各个设备的控制系统分别调度该设备作业。MCS通过实时监控搬运情况,实现AMHS系统的H动化运行。二、技术难点与发展趋势洁净物流系统的发展,源于半导体技术的不断进步,也助力半导体行业提质增效。早期的6英寸晶圆J.并未使用自动化技术,采用人工搬运方式即可。随着8英寸晶圆厂的兴起,AMHS系统开始得到蓬勃发展,先后经历了第一代机组空运系统、第二代EQto四部分跨区直运、第三代全厂EQtoEQAMHS系统,再到第四代AMHS,即StOCker+0HT+ZFS的组合。第四代AMHS系统主要采用架设在空中的输送系统自动搬运物料,输送速度非常快(23ms),也不占用地面空间,
7、目前已广泛应用于晶圆制造、芯片封测等半导体生产环节,助力企业提高生产效率。总体来看,相对于技术先进性,半导体企业更看重的是AVHS系统的安全性与稔定性。这是因为AMHS系统是与半导体工艺紧密相连的生产辅助系统,对生产带来的影响不是一个点而是一个面,一旦出现故障将会影响整体产线的运营,会造成巨额损失,所以对整个系统的精准控制、可靠性与安全性的要求极高。这无形中抬高了进入该领域的技术门槛。1 .系统规划建设要点与难点苏州新施诺半导体设备有限公司总经理王宏玉认为,洁净物流系统规划建设要点与难点主要体现在三个方面:高稳定性与可靠性,少产尘与少振动,高效率。这些要求与半导体生产特点紧密相关。半导体工艺涉
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