在晶圆制造环节,自动物料搬送(AMHS)系统是保证工厂高效运转的物流大动脉,其重要性贯穿于整个生产流程。随着国内晶圆厂的密集建设与产能扩张,AMHS系统市场需求持续攀升。
从全球AMHS产业来看,目前高端市场仍由日系厂商主导,日本两家公司占据了 90%的市场份额。但本土市场需求为国产AMHS企业提供了广阔的发展空间和产线验证机会,国内AMHS企业正在加速追赶,苏州新施诺半导体设备有限公司(新施诺)正是其中的代表性企业。
就在2025湾区半导体产业生态博览会(湾芯展)上,新施诺向业界展示了其第五代AMHS天车系统的真实运行效果。当前推进AMHS系统在国产化过程中遇到的难题是什么,未来会有哪些迭代方向,电子发烧友网就相关问题与新施诺销售副总经理屠杰进行了交流。
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图:新施诺天车系统
加速国产AMHS突围,锚定半导体黄金窗口期
AMHS系统又称天车系统,是一种通过软件系统的控制与调度,利用天车(OHT)、储料库等硬件设备,实现晶圆在生产线工序间的自动搬运、缓冲存放的系统。
AMHS系统由硬件和软件组成,硬件包括:轨道、OHT天车(空中轨道传输车)、存储库、传输线、跨层高速塔、维修设备、空中缓存等设备。软件包括MCS(物料搬送控制系统)、TCS(搬送控制系统)以及VCS(车辆控制系统)。
在成立时间来看,新施诺尚属行业新锐,创立于2022年,但其产业背景与技术积淀深厚。公司依托新松机器人与中芯聚源、诺华资本等产业巨头的联合注资赋能。同时,公司全资控股韩国SYNUS Tech成立于1977年,且公司拥有超过二十年技术积累的资深企业,依托其成熟的技术平台与研发资源,新施诺实现了在高端AMHS领域的快速切入与自主创新。
如今,新施诺服务国内外知名半导体企业,具备丰富的高端产线应用经验。同时,公司于今年2月获得晶圆厂量产订单,国产AMHS系统及产品订单突破3亿元。
AMHS在半导体晶圆制造环节的应用正逐步普及。成熟制程的6英寸、8英寸晶圆厂物料搬运量相对较小、产线布局灵活,但是产品生产流程受工艺设备、成本的限制,一般采用半自动化方案,因此早期采用AGV地面搬运方案等地面传送设备,如今部分工厂也会根据工艺段需求,逐步导入OHT天车方案,实现物料传输的自动化与可控化。
而12英寸晶圆厂,随着产能规模扩大、工艺流程复杂化以及对洁净度的极致要求,AMHS天车方案逐渐成为行业标配,用以满足高产能、高稳定、高洁净室的需求。
具体来看,新施诺业务涵盖半导体、面板、新能源电池等行业。当下核心关键是聚焦国产化生产,主攻国内半导体市场。屠杰表示,未来,随着苏州智能工厂的持续优化和本地供应链的深度整合,新施诺的国产化制造效率将进一步提升。
随着国产化替代进程加速,国内晶圆制造企业纷纷启动扩产计划,新施诺迎来了绝佳的市场机会。根据SEMI统计,2019至2024年间全球共兴建128座晶圆厂,其中中国大陆占比高达30%。2024年,中国新建晶圆厂就达到29座。
这一趋势催生了对高端自动化物料搬送系统的庞大需求。如今这些新建产线陆续进入设备导入与自动化升级阶段,为AMHS系统带来持续增长空间。
屠杰提到,在激烈的AMHS市场竞争中,技术成熟、稳定、高效是竞争关键。同时,本地化服务和成本优势为新施诺锦上添花,“当下客户对于响应时效的要求极为严苛,也有可能在几分钟内就必须做出回应并提供服务”。新施诺能够快速响应本地服务支持。
千台调度、日均处理70万+搬运指令!
在推进AMHS国产化的进程中,面临着诸多严峻挑战。屠杰指出,特别是实际运行场景中难以预先察觉的潜在问题,这需要积累大规模的测试与实际运行数据,推动技术的持续迭代优化,保障系统的稳定可靠运行。
晶圆厂采用7×24小时不间断生产模式,在面积达4万平方米的厂房内,通常部署有近四百台天车协同作业,大型晶圆厂单日搬运频次约40万次甚至更高。如此高强度、高密度的运行环境,AMHS系统的稳定性、实时控制能力、多机调度效率及核心算法的智能化水平提出了极为严苛的要求。
其中,系统稳定性被视为AMHS在半导体场景下的核心性能指标。因为搬运物料价值高,一旦故障损失巨大,需要做到零损伤保护。
衡量稳定性有两个关键指标:一是平均无故障搬运次数(MCBF),国际领先厂商已实现≥10万次的标准,部分甚至可能达到15万次大关;新施诺已经实现≥10万次,并于去年底将该指标提升至12万次。二是振动控制水平,新施诺可将传输过程中的振动幅度控制在≤0.5g范围内。
除了稳定性,还有定位精度的要求。这是因为单台OHT天车硬件集成多达2000个零部件,在高速运行工况下,必须确保系统的振动抑制、高定位精度等能力。在这方面,国内外技术已基本实现同步发展,均可达到±1毫米的高精度水准,有效保障了与工艺设备端口精准对接的需求。
作为AMHS系统应用中技术门槛最高的领域之一,半导体晶圆制造对系统的稳定性、智能化调度能力及长期可靠性提出了极为严苛的要求。同时也对供应商的技术沉淀、工艺匹配能力以及全生命周期服务能力构成极高准入壁垒,使其成为衡量AMHS企业核心技术实力与综合竞争力的关键试金石。
在软件层面,新施诺坚持从MCS、TCS、VCS进行架构重构、设计新的软件架构。其中新施诺MCS能够日均处理70万+物料搬运指令,支持与多个AHMS供应商无缝集成,兼容主流MES协议,支持在线升级与维护。通过创新的数据库优化技术,能够降低系统部署成本。
值得一提的是,基于新施诺的AHMS智能调度中枢,公司能够支持千台天车调度。在大规模、高复杂度制造环境下的调度算法能力、系统架构稳定性与实时控制性能已达到行业领先水平。
新施诺坚持软硬件协同并进的技术路线,持续优化系统整体架构,不断突破MCBF等关键性能指标的行业门槛。
据了解,新施诺自主研发的新一代天车系统开启研发测试,未来对标国际企业,将在车体轻量化、内部布线拓扑优化、电路板布局合理性等多方面实现系统性升级,重点解决电磁干扰抑制等难题,进一步提升设备长期运行的稳定性与可维护性。
屠杰表示,新施诺正加速推进技术迭代与产业化落地。他判断,未来国内市场将逐步演变为与国际市场相似的竞争格局,即由一至两家头部企业主导主要市场份额。新施诺正以此为目标,新施诺正在努力成为国内AMHS领域的核心供应商与行业引领者。
文章来自:电子发烧友
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