半導體，一個支撐全球經濟發(fā)展的戰(zhàn)略性新興產業(yè)，正在我國快速發(fā)展，并將持續(xù)保持良好的市場前景。受疫情和國際形勢影響，半導體芯片缺貨、供不應求的狀況還將延續(xù)甚至擴大，晶圓生產企業(yè)擴大產能、降本增效及自動化已成為行業(yè)普遍訴求。而由于晶圓生產環(huán)境嚴苛、過程復雜、技術高新，具有較高的進入門檻。對于半導體晶圓生產企業(yè)而言，除了引入更高規(guī)模的擴產方案外，還需要通過提升廠內倉儲效能、生產物流的效率，并進而打通生產制造與物流倉儲之間的高效連接，同時是一種更經濟、更高效、更有彈性的效率提升方式。

智慧物流助力 新“芯”之火

日前，凱樂士科技攜手某國際知名集成電路晶圓代工企業(yè)，推出全新的晶圓成品智能存取解決方案 – “晶圓智能倉”，創(chuàng)造性地解決了半導體行業(yè)晶圓成品的自動化存取問題。

這套“晶圓智能倉”的首個用戶，是國內半導體產業(yè)的領軍企業(yè)，也是全球半導體行業(yè)的龍頭之一，兼具“成熟工藝+先進工藝”，可提供0.35微米到14納米不同技術節(jié)點的晶圓代工與技術服務。

隨著產線自動化帶來的產能飛速提升，企業(yè)原有的倉儲容量與現(xiàn)有產能之間的矛盾日益突出；庫容不足，而用地成本、用工成本卻在不斷增加，行業(yè)傳統(tǒng)的由人工進行成品存取和搬運的方式已落后于時代發(fā)展的腳步。

2021年底，該企業(yè)即開始攜手凱樂士科技啟動智能倉儲物流升級項目。根據(jù)晶圓制造工藝的特點及現(xiàn)場布局，結合企業(yè)當前需求及未來發(fā)展的預期，凱樂士科技推出了一套以“晶圓智能倉”為核心的完整的智能倉儲物流系統(tǒng)。項目預計于2022年底上線運行，以全程自動化、數(shù)據(jù)可視、質量閉環(huán)為目標，實現(xiàn)晶圓從OQA到成品庫的運輸，存儲及包裝全程無人化、智能化的特點。

半導體創(chuàng)新智能物流解決方案 – “晶圓智能倉”

“晶圓智能倉”是這套智能物流系統(tǒng)的核心，智能倉采用模塊化設計，可以根據(jù)現(xiàn)場環(huán)境進行拓展。每一套智能倉由“晶圓盒自動存取堆垛機”、“晶圓盒提升機”、“無磨損晶圓盒輸送移載設備”及相對應的托盤及貨架系統(tǒng)組成，可以實現(xiàn)不少于 150盒每小時的出入庫效率。在首套項目中，項目使用面積約900平米，其中166平米的場地內設計了4套智能倉，達到4440盒的存儲能力和450盒每小時的產能。

凱樂士根據(jù)成品庫內不同作業(yè)區(qū)分別設置了專屬流程，實現(xiàn)入庫、盤貨、出庫、包裝、碼垛等環(huán)節(jié)的動態(tài)均衡。需入庫的成品搬運至輸送線，掃碼同步信息后，進行成品檢測，最后按照批次由堆垛機快速入庫；出庫成品經由堆垛機及輸送線送至風淋區(qū)，復檢后進行自動包裝/碼垛完成出庫作業(yè)。

系統(tǒng)創(chuàng)新

1.空間利用率高：傳統(tǒng)的晶圓存放普遍采用料箱密集存取的模式，料箱之間存在固定間隙，庫內晶圓存儲數(shù)量因此受限，無法滿足潔凈廠房空間利用率最大化的需求。凱樂士晶圓智能倉獨創(chuàng)二次載具形式，不再使用周轉箱而是直接存取晶圓盒，庫存密度相較于傳統(tǒng)料箱存儲模式可提升20%-30%，大大提高了廠房坪效比。

2.數(shù)據(jù)互通，全程監(jiān)控：倉儲系統(tǒng)WMS直接對接企業(yè)ERP系統(tǒng)，打通了不同工藝流程之間物質流和信息流，生產物流數(shù)據(jù)及產品批號全流程可追溯，實現(xiàn)物流數(shù)據(jù)與業(yè)務數(shù)據(jù)的流通，使晶圓盒從生產線至倉儲線之間運營數(shù)據(jù)無縫流轉。

3.無磨損晶圓盒輸送：采用全程皮帶線直接運輸，晶圓盒本身放置于皮帶線上，所有運動都是靠皮帶線動力而運動，同時在“人工上料口”“皮帶線寬”“皮帶擋邊”“位置移栽機構”4個方面進行了技術改進，晶圓盒本身底部不做摩擦運動，不存在磨損風險，保證晶圓盒真空袋的安全性。

技術難度

1.嚴格精度把控：非周轉箱運輸下，晶圓盒的穩(wěn)定性尤為關鍵。為此，凱樂士采用同步皮帶輸送線，其對接精度在2-3mm以內，這是普通料箱輸送線精度要求的10倍；同時貨架的垂直/水平精度要求控制在3mm以內，堆垛機則采用無縫齒輪傳送，其定位精度0.1mm，嚴格的精度要求使得運輸?shù)倪^程中穩(wěn)定性更強，對于晶圓的運輸就能“一步到位”。

2.定制化夾取技術：一般晶圓盒放置于真空防塵鋁箔袋，其造價成本高昂且十分精密，對靜電、震動有著嚴格的要求，裝箱流轉過程中稍有不慎容易產生破損，導致客戶訴愿及影響產品品質。凱樂士采用了“PU軟墊+氣缸夾取+真空導孔”的夾取技術，既能牢牢抓住晶圓盒又避免破損，可實現(xiàn)對晶圓盒的安全柔性抓取。

助力中國“芯”勢力崛起

凱樂士科技以“晶圓智能倉”為核心的晶圓智能物流解決方案，將助力半導體行業(yè)的用戶實現(xiàn)晶圓盒成品的無人化存取、運輸及包裝，同時最大程度減小無塵車間污染帶來的風險，提升良品率，降低震動所致晶圓破裂風險，避免人工搬運帶來的損壞問題，補足了晶圓制成末端倉儲環(huán)節(jié)的作業(yè)壓力，實現(xiàn)企業(yè)生產自動化與倉儲自動化的深度集成，助力中國“芯”勢力崛起。