AMHS国产替代,还需要经验丰富的企业主导

制造/封装

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如果让你在芯片生产全流程设备中选出一个让它发生故障,能对生产造成最严重的影响,你会选什么?
 
相信大部分人都会选择光刻机、刻蚀机等高价值前道设备,毕竟没有这些,芯片生产就会在这中断,但后续流程仍旧会正常运行。要说一个故障甚至阻塞,能影响晶圆厂全线生产,甚至造成全流程中断的,还要是AMHS系统,准确来说,是晶圆厂上空数百到数千辆的天车。
 
AMHS是一个比较“小众”的行业,全称是Automatic Material Handling System,即自动物料搬送系统。它不仅承载着晶圆、硅片、光罩等生产材料的自动化运输任务,还通过精准的物料管理和高效的物流调度,保证Fab厂的生产线持续高效运转,其中OHT,我们通常称为天车的设备,是系统中的核心。
 
作为半导体从业人员,我曾进入多家Fab厂中深度学习参观,对AMHS系统也有了较深的理解。目前该领域目前绝大部分市场仍旧被牢牢握在几家日本厂商手里,国产替代仍旧处于起步阶段,仅有少数的几家企业拥有导入先例。
 
一个月前黎巴嫩BB机爆炸以及随之而来公众对于苹果手机电池的质疑,让国产替代再次登上热搜,很多朋友也曾问过我AMHS的国产替代是否有大量机会,作为真正和这个行业打过交道的人,我想先说一句:AMHS国产替代,真的没那么简单。这个行业,太吃经验了!
 
为什么说AMHS国产替代难

 

半导体设备
【事故现场还原图片,某企业天车四根皮带断裂】

 
要知道,晶圆制造是一个高度复杂且极度精细的过程,包含了从晶圆切片、清洗、光刻、蚀刻、沉积、金属化到封装测试的多个关键步骤。在这一过程中,AMHS负责将各种生产材料从一个工序精准运输到下一个工序。据SEMI统计,每一个生产周期中,晶圆要经过数百次的移动,而这些移动几乎完全依赖AMHS完成。如果AMHS出现故障,晶圆无法被及时运输到下一工序,整个生产线将停滞。
 
晶圆处于不稳定环境下的时间越长,其良品率就会越低,甚至会导致整批晶圆报废,给Fab厂带来不可挽回的损失。假如这次履带断裂发生在蚀刻或沉积等关键工序中,如果晶圆未能按时被转移,表面的微结构可能受到氧化、污染等影响,直接影响芯片性能。因此,AMHS的稳定运行不仅关乎生产效率,还直接影响到最终产品的质量。
 
VLSI的数据表示,在半导体制造的各个阶段,AMHS系统的故障每次都可能引发价值百万美元的损失,而生产中断带来的间接损失更是难以估量。尤其是在目前Fab厂追求高稼动率的背景下,哪怕是几分钟的AMHS系统中断,都可能导致晶圆在敏感环境下的时间超标,最终带来的是整个生产计划的推翻与大量的重新调度。这次天车履带问题便是一个典型的例子,履带损坏直接导致Fab厂的天车无法正常运行,生产线被迫停产数天,带来的不仅是时间的浪费,生产效率的大幅降低,还使得客户对产品质量和稳定性的信心受挫。
 
从正常的生产节奏来看,晶圆制造的每个流程都有其严格的时间要求,AMHS的稳定性决定了这些流程能否有序衔接。比如光刻之后的晶圆必须在特定时间内完成蚀刻,延误会导致晶圆表面的光刻胶失效。而在封装测试阶段,若AMHS故障,测试结果延迟反馈,出货时间将大幅推迟。这种生产中断不仅会影响单批次的生产,还可能使得整个Fab厂的生产计划被迫重新调整,进而影响到整条供应链的正常运转。
 
经验至上的AMHS行业

AMHS的复杂性往往不局限于机械和电子系统的设计上,反而是实际应用与导入经验,尤其在与Fab厂生产工艺的深度融合能力上,对于生产效率影响更多。也就是说,AMHS厂商不仅需要懂得如何设计一套自动化系统,更重要的是,如何让这套系统在极端复杂的生产环境中实现长期稳定运行。
 
如今的AMHS设计中已经引入了大量仿真技术,但这些还远远达不到EDA工具在芯片设计中所起到的仿真模拟作用。宏观视角看,AMHS涉及整个天车的运行逻辑、轨道设计以及物料调度,而在微观层面,从天车的电缆布线、分立器件的排布到电机和传感器的选型,任何一个环节的设计缺陷都可能导致系统的不稳定运行。
半导体设备

【AMHS流程模拟图】


相信这次履带损坏能为AMHS国产替代提供重要教训,因为这一问题并非技术层面的创新不足,而是经验不足导致设计中的瑕疵没有被及时发现并解决。没有足够实际运行经验的厂商,即使拥有最先进的技术,在遇到复杂且高强度的生产环境时也可能出现各种意想不到的问题,而这些问题往往会在实际生产中以更大的代价暴露出来。
 
国产替代还要走多久

近年来,国内半导体行业大力推动AMHS的国产替代,力争减少对外部供应链的依赖。然而,国产替代并不是简单的技术复制和模仿,它是一个长期的技术积累和经验沉淀的过程。虽然国内一些厂商在技术研发上取得了显著进展,但与村田、大福等国际领先企业相比,仍存在较明显的经验差距。
 
根据IC Insight报告分析,全球顶尖的AMHS供应商在Fab厂中已积累了数十年的实战经验,不仅对各类复杂生产流程了如指掌,还能迅速应对生产中出现的突发情况。这种经验是国内很多新兴企业所缺乏的。在推动国产替代的过程中,我们不能一味追求低成本或短期效益,必须优先选择那些在国内外拥有大量经验的企业,确保国产AMHS系统在实际应用中的稳定性和可靠性。
 
总而言之,国产AMHS替代的道路还需脚踏实地推进,经验的积累远比技术突破更加重要。也只有那些拥有深厚经验、能与国际标准对标的企业,才能在这场国产替代的浪潮中立足,真正引领行业前进。
 

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