半導(dǎo)體，一個支撐全球經(jīng)濟(jì)發(fā)展的戰(zhàn)略性新興產(chǎn)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(dǎo)體芯片缺貨、供不應(yīng)求的狀況還將延續(xù)甚至擴(kuò)大，晶圓生產(chǎn)企業(yè)擴(kuò)大產(chǎn)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(chǎn)環(huán)境嚴(yán)苛、過程復(fù)雜、技術(shù)高新，具有較高的進(jìn)入門檻。
對于半導(dǎo)體晶圓生產(chǎn)企業(yè)而言，除了引入更高規(guī)模的擴(kuò)產(chǎn)方案外，還需要通過提升廠內(nèi)倉儲效能、生產(chǎn)物流的效率，并進(jìn)而打通生產(chǎn)制造與物流倉儲之間的高效連接，同時是一種更經(jīng)濟(jì)、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(dǎo)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(nèi)半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的領(lǐng)軍企業(yè)，也是全球半導(dǎo)體行業(yè)的龍頭之一，兼具“成熟工藝+先進(jìn)工藝”，可提供0.35微米到14納米不同技術(shù)節(jié)點的晶圓代工與技術(shù)服務(wù)。
隨著產(chǎn)線自動化帶來的產(chǎn)能飛速提升，企業(yè)原有的倉儲容量與現(xiàn)有產(chǎn)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(jìn)行成品存取和搬運(yùn)的方式已落后于時代發(fā)展的腳步。
2021年底，該企業(yè)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(jié)合企業(yè)當(dāng)前需求及未來發(fā)展的預(yù)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(yù)計于2022年底上線運(yùn)行，以全程自動化、數(shù)據(jù)可視、質(zhì)量閉環(huán)為目標(biāo)，實現(xiàn)晶圓從OQA到成品庫的運(yùn)輸，存儲及包裝全程無人化、智能化的特點。
半導(dǎo)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(shè)計，可以根據(jù)現(xiàn)場環(huán)境進(jìn)行拓展。每一套智能倉由“晶圓盒自動存取堆垛機(jī)”、“晶圓盒提升機(jī)”、“無磨損晶圓盒輸送移載設(shè)備”及相對應(yīng)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(nèi)設(shè)計了4套智能倉，達(dá)到4440盒的存儲能力和450盒每小時的產(chǎn)能。
凱樂士根據(jù)成品庫內(nèi)不同作業(yè)區(qū)分別設(shè)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(yùn)至輸送線，掃碼同步信息后，進(jìn)行成品檢測，最后按照批次由堆垛機(jī)快速入庫；出庫成品經(jīng)由堆垛機(jī)及輸送線送至風(fēng)淋區(qū)，復(fù)檢后進(jìn)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(nèi)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(dú)創(chuàng)二次載具形式，不再使用周轉(zhuǎn)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(zhì)流和信息流，生產(chǎn)物流數(shù)據(jù)及產(chǎn)品批號全流程可追溯，實現(xiàn)物流數(shù)據(jù)與業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)的流通，使晶圓盒從生產(chǎn)線至倉儲線之間運(yùn)營數(shù)據(jù)無縫流轉(zhuǎn)。
3、無磨損晶圓盒輸送
采用全程皮帶線直接運(yùn)輸，晶圓盒本身放置于皮帶線上，所有運(yùn)動都是靠皮帶線動力而運(yùn)動，同時在“人工上料口”“皮帶線寬”“皮帶擋邊”“位置移栽機(jī)構(gòu)”4個方面進(jìn)行了技術(shù)改進(jìn)，晶圓盒本身底部不做摩擦運(yùn)動，不存在磨損風(fēng)險，保證晶圓盒真空袋的安全性。
技術(shù)難點
1、嚴(yán)格精度把控
非周轉(zhuǎn)箱運(yùn)輸下，晶圓盒的穩(wěn)定性尤為關(guān)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(nèi)，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(nèi)，堆垛機(jī)則采用無縫齒輪傳送，其定位精度0.1mm，嚴(yán)格的精度要求使得運(yùn)輸?shù)倪^程中穩(wěn)定性更強(qiáng)，對于晶圓的運(yùn)輸就能“一步到位”。
2、制化夾取技術(shù)
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(yán)格的要求，裝箱流轉(zhuǎn)過程中稍有不慎容易產(chǎn)生破損，導(dǎo)致客戶訴愿及影響產(chǎn)品品質(zhì)。凱樂士采用了“PU軟墊+氣缸夾取+真空導(dǎo)孔”的夾取技術(shù)，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(dǎo)體行業(yè)的用戶實現(xiàn)晶圓盒成品的無人化存取、運(yùn)輸及包裝，同時最大程度減小無塵車間污染帶來的風(fēng)險，提升良品率，降低震動所致晶圓破裂風(fēng)險，避免人工搬運(yùn)帶來的損壞問題，補(bǔ)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(chǎn)自動化與倉儲自動化的深度集成，助力中國“芯”勢力崛起。
