“缺芯”危机持续，移动机器人助力半导体工厂产能再升级

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文｜刘媛

编辑｜常亮

题图｜Pexels

芯片产能持续紧张，上游台积电等晶圆代工企业满载生产仍无法有效缓解缺货问题，最终选择公开调价，以价制量，涨幅达到约15%。尽管晶圆价格大幅上涨，下游企业为保证生产仍选择大量囤货，进一步加深了供需不平衡。若不能尽快提升产能，缺芯问题恐愈演愈烈，除了尽快建设扩产，半导体制造企业还能做什么？

供不应求，芯片产能亟待提升

在中美贸易冲突与疫情等多重因素影响下，全球半导体产业链自2020年初出现了前所未有的“缺芯潮”。

持续的芯片短缺使终端客户意识到了供应链断裂对自身生产造成的巨大影响，因此在疫情有所缓解时，纷纷开始大量囤料，将备料周期增至两到三倍。尽管如此，英飞凌等多家企业仍表示工厂的存货量已达到历史最低。衍生出的工序失衡的情况进一步加深了供需不平衡。

形成持续稳定的供给是解决“缺芯”问题的根本。然而等待芯片代工厂建厂扩产仍需要时间，面对持续上涨的需求，如何快速提高产能，成为半导体制造企业亟待解决的问题。

随着智能制造的崛起，现代化、智能化的制造生产模式已是大势所趋。半导体企业也进入了智能化转型的阶段。位于深圳的移动机器人公司——优艾智合正是瞄准了半导体企业扩产转型的风口，顺应国家对智能制造的政策导向，将公司的资源投入到半导体行业中。

优艾智合半导体事业部负责人黄建龙在接受亿欧EqualOcean访问时表示，“ 在过往8寸（200mm）晶圆厂以及之前小尺寸晶圆的半导体时代，其自动化程度可能并没有外界想象的那么高，在上游晶圆厂、封测环节等主要还是依靠人力在进行晶圆盒的搬运和传送，这就造成了生产节拍受阻、易产生裂片以及车间环境的污染等问题。同时生产环节不联通也造成物料监管困难等问题。” 

AGV作为智能物流升级的最后一个环节，除了可以完成替代人工完成物料运输等基础任务，还可以做到物料监管追踪、连通生产环节等信息化的需求。将AGV引入生产成为半导体企业提高产品质量、扩大产能的新助力。

软硬件一体、科学助力提质增产

为了更好地适配不同场景的业务需求，优艾智合选择以软硬件一体的整体化解决方案切入行业，精准应对客户需求，解决生产中的实际痛点问题。

针对工艺复杂、要求严苛的晶圆生产场景，优艾智合研发推出了具备“手眼脚”的OW8、OW12复合移动操作机器人，在解决工厂大范围、长距离、多批次移载的基础上，应用机械臂实现晶圆从线边仓到生产线的自动化搬运装填。

“对于晶圆盒搬运，市面上机器人普遍最多设有4储位，而部分工艺晶圆流转需求达到6个SMIF Pod (SMIF, Standard Mechanical Interface，即晶圆盒隔离技术), 普通的机器人无法满足工艺需求。OW8目前拥有业界最多储位，机械臂取放达到业界范围最广，极大提高FAB的空间利用率。在生产条件严苛的作业环境中，机器人洁净等级符合Class 100甚至Class1要求，以1m/s速度移动时震动最低仅0.04G,远低于SEMI标准要求的0.5G。”黄建龙介绍。

通过复合移动操作机器人在场内进行晶圆的转运和自主上下料，能够有效避免人工操作带来的污染、震动及生产节拍等问题，带来生产效率和效益的提升。

优艾智合8寸晶圆盒搬运机器人

图源：官方授权

在某全球知名晶圆厂的晶圆无尘车间中，以往由多名工人进行晶圆盒的转运工作，人工操作过程中的效率及稳定性无法满足需求扩张下的产能需求，且人员的流动、岗位调换等因素均为生产节拍的稳定性带来不利影响。

同时，人员操作过程中的污染、震动致损风险仍无法有效防控，这对于成本高昂、对环境要求较高的晶圆生产而言，往往会影响产品良率，造成较大的损失。

该厂一直寻求通过物流自动化以提高生产效率，但由于该厂晶圆盒尺寸特殊，市场上难有合适的移动机器人投入协助自动化生产。优艾智合在了解该厂的特殊需求后，派专业技术团队与该厂进行多轮沟通理解客户诉求，并针对性地打造出一套完整的物流解决方案。

根据黄建龙先生的介绍，优艾智合在该项目中，以14台晶圆盒搬运机器人为基础，搭载YOUI Pilot导航系统、YOUI Fleet机器人调度系统以及YOUI TMS场内物流管理系统，形成一体化的晶圆物流自动化解决方案。

晶圆盒搬运机器人满足Class 1级别车间环境要求，在车间内完成晶圆盒的自主转运、上下料等任务，YOUI TMS智能物流管理系统根据MES等企业信息系统进行物流自主调度，打通工厂内晶圆流转过程中的物质流与数据流，实时反馈生产数据，实现了数字化智能管理。

晶圆盒搬运机器人操作场景

图源：官方授权

通过优艾智合的晶圆智能物流解决方案，该晶圆厂在实现晶圆盒无人化转运和精准上下料的同时，节省白班夜班共40人，每年节省人力成本300万元。减小了无尘车间污染带来的风险，降低50%震动所致晶圆破裂风险，同时减少操作员30%无效行走。机器人作业高度覆盖0.3-2.5米，电子料架利用率提高了66%，整厂实现了2%的效率提升。

质量加口碑

持续赋能半导体产业升级

对于半导体这样投入较大、成本较高的行业，部分企业在转型时往往对新出现的产品持观望的态度，对其性能及稳定性有疑虑，因此得到了市场验证、相对成熟稳定的产品往往更受青睐。

优艾智合作为国产AGV原厂，超过一半比例的员工都是研发人员，有能力也有实力在保证产品性能的前提下，根据客户的需求对产品进行定制化的改造与升级。

华东区某半导体龙头企业，在引入AGV时找到包括优艾智合在内的三家机器人企业进行对比评估。原本体量上不占绝对优势的优艾智合，在产品测试过程中，团队驻守客户现场了解痛点需求，不断优化调整产品功能特性，最终不仅满足了客户对AGV震动值等指标的严格要求，还在最终的测试结果中表现排名第一。“公司晶圆盒机器人自5月使用至今，完成三千批次搬运，没有出现任何一次裂片情况。”黄建龙表示。

优质的性能在获得客户认可的同时，也为优艾智合积累了良好的行业口碑。同时，黄建龙先生也表示，“根据客户的反馈，引入移动机器人为企业带来的效益是明确的，投资回报率也在3年以内。”

目前，除了上游晶圆企业，优艾智合还布局半导体产业链的多个环节，如上游硅片、中游封测，以及各种光电器件、传感器、分立器件的制造，以及下游模组加工等环节，在这些环节已有海内外的多家知名半导体厂成功引入了优艾智合的整体解决方案。

最后，黄建龙先生也表示，未来优艾智合将通过产品更新，客户扩展等，提供多样的解决方案，持续赋能半导体产业自动化升级。