AMHS是什么?

AMHS,是Automatic Material Handling System的缩写,即自动物料搬运系统,是指在软件系统的控制和调度下,按照生产系统的指令,通过物料搬运设备,实现物料在生产线工序间的自动搬运。

半导体制造的工序多而复杂,设备昂贵,对作业环境和物料搬运要求高,对设备效率和产品良率非常敏感,而设备效率和产品良率是会影响到企业成本竞争力的直接因素。

AMHS可替代人力进行物料搬运,能大幅度减少生产线作业人力;同时,通过AI技术和调度算法实现精准搬运,从而减少设备闲置时间,提高设备效率。此外,AMHS将完全消除人员错误(MO,Miss Operation),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。AMHS还可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。这些特性使得AMHS在半导体制造过程中可以充分体现其价值,因此,AMHS在半导体制造工厂有着广泛的应用,同时被应用在面板、太阳能等泛半导体行业。

AMHS在半导体行业的应用也是随着半导体工艺的发展而不断扩大的。早期6英寸的晶圆厂,很少使用AMHS,8英寸晶圆厂兴建后,AMHS的应用便开始扩散,而在12英寸晶圆厂,AMHS已经成了标配。在封测领域,AMHS目前基本处于空白状态,但是,随着先进封装技术的发展,AMHS也开始逐步进入了封测领域。

AMHS系统技术的发展经历过几个阶段,从最初的人工与自动搬运相结合的半自动化系统,到第一代的分离式全自动化系统,第二代的一体式全自动化系统,再到目前的第三代智能化AMHS系统。发展过程中通过不断的提高AMHS的效率,以满足半导体生产越来越精细化的要求。

早期的6英寸和部分8英寸晶圆厂,采用的是半自动物料搬运系统,即生产线主干道Interbay采用OHS进行自动搬运,Intrabay采用人工搬运的方式进行物料搬运。Interbay实现了高效率的自动传输,但是Intrabay内晶圆与设备之间无法实现自动传输。

随着晶圆厂生产规模的扩大,半自动的物料搬运系统难以满足生产的需求,便有了在Intrabay内增加OHT进行自动传输替代人工搬运,并且通过Stocker作为Interbay与Intrabay两个自动传输系统之间连接的转换设备,而构成的第一代全自动化AMHS系统。这是一种分离式的传送系统,需要通过总系统将各个分离部分(Intrabay、Stocker、Interbay)控制的子系统联系在一起。由于OHT只能在指定的Intrabay内部传输,OHS只负责Interbay的传输,整个搬送过程需要通过Stocker进行系统转换,因此整个系统的传送速度和效率仍然会受到限制。

为了提高搬送效率,在第一代分离式AMHS系统的基础上,研发出了第二代的一体式全自动化系统,OHT系统被延伸到Interbay区域,OHT可以在所有轨道上走行,实现了点对点的直接搬送,不必再依赖Stocker的中转来完成。

第二代AMHS系统中,0HT随着晶圆的搬送,会分布在系统的各个部位,由于工艺的差异,会使得在某一段时间内,某一个生产区域的0HT和晶圆特别多,容易导致0HT的堵塞,严重影响晶圆的正常搬运。面对这样的情况,第三代智能化AMHS系统应运而生,其中,动态负载平衡和动态分配任务是智能化的核心。所谓动态负载平衡即AMHS系统可以预知生产的需求而合理分配各区域OHT小车的数量。所谓动态分配任务即AMHS系统可以通过算法为距离最近的空闲OHT小车立即分配任务,并且根据最新的小车位置和任务分配情况实时调整分配任务,确保小车的路径最优。

在第三代AMHS系统中,Stocker不再具有搬送中转的作用,而仅仅作为晶圆的存储单元,但是会占用很大的寸土寸金的无尘室空间,于是研发人员设计了一种设置在空中的存储装置OHB(Over Head Buffer),该装置可以设置在轨道的侧面,称之为STB(Side Track Buffer),也可以设置在轨道下面,称之为UTB(Under Track Buffer)。

第二、三代AMHS在晶圆制造领域的搬运设备主要是OHT,随着AMHS被应用在封测领域的发展过程,搬运设备中增加了移动机器人小车(Robot AGV),传送线(Conveyor),升降机(Lifter)等,由此构成了完 整的AMHS硬件设备家族。

随着未来AI技术的进一步发展,AMHS系统将会以效率和成本为目标,持续不断地优化升级。而以致力于成为中国半导体AMHS领军企业为愿景的成川科技,也将为此目标不懈努力。