半导体创新智能物流解决方案 – “晶圆智能仓”

半导体，一个支撑全球经济发展的战略性新兴产业，正在我国快速发展，并将持续保持良好的市场前景。受疫情和国际形势影响，半导体芯片缺货、供不应求的状况还将延续甚至扩大，晶圆生产企业扩大产能、降本增效及自动化已成为行业普遍诉求。而由于晶圆生产环境严苛、过程复杂、技术高新，具有较高的进入门槛。

对于半导体晶圆生产企业而言，除了引入更高规模的扩产方案外，还需要通过提升厂内仓储效能、生产物流的效率，并进而打通生产制造与物流仓储之间的高效连接，同时是一种更经济、更高效、更有弹性的效率提升方式。

智慧物流助力 新“芯”之火

日前，凯乐士科技携手某国际知名集成电路晶圆代工企业，推出全新的晶圆成品智能存取解决方案 – “晶圆智能仓”，创造性地解决了半导体行业晶圆成品的自动化存取问题。

这套“晶圆智能仓”的首个用户，是国内半导体产业的领军企业，也是全球半导体行业的龙头之一，兼具“成熟工艺+先进工艺”，可提供0.35微米到14纳米不同技术节点的晶圆代工与技术服务。

随着产线自动化带来的产能飞速提升，企业原有的仓储容量与现有产能之间的矛盾日益突出；库容不足，而用地成本、用工成本却在不断增加，行业传统的由人工进行成品存取和搬运的方式已落后于时代发展的脚步。

2021年底，该企业携手凯乐士科技启动智能仓储物流升级项目。根据晶圆制造工艺的特点及现场布局，结合企业当前需求及未来发展的预期，凯乐士科技推出了一套以“晶圆智能仓”为核心的完整的智能仓储物流系统。项目预计于2022年底上线运行，以全程自动化、数据可视、质量闭环为目标，实现晶圆从OQA到成品库的运输，存储及包装全程无人化、智能化的特点。

半导体创新智能物流解决方案 – “晶圆智能仓”

“晶圆智能仓”是这套智能物流系统的核心，智能仓采用模块化设计，可以根据现场环境进行拓展。每一套智能仓由“晶圆盒自动存取堆垛机”、“晶圆盒提升机”、“无磨损晶圆盒输送移载设备”及相对应的托盘及货架系统组成，可以实现不少于150盒每小时的出入库效率。在首套项目中，项目使用面积约900平米，其中166平米的场地内设计了4套智能仓，达到4440盒的存储能力和450盒每小时的产能。

凯乐士根据成品库内不同作业区分别设置了专属流程，实现入库、盘货、出库、包装、码垛等环节的动态均衡。需入库的成品搬运至输送线，扫码同步信息后，进行成品检测，最后按照批次由堆垛机快速入库；出库成品经由堆垛机及输送线送至风淋区，复检后进行自动包装/码垛完成出库作业。

系统创新

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空间利用率高

传统的晶圆存放普遍采用料箱密集存取的模式，料箱之间存在固定间隙，库内晶圆存储数量因此受限，无法满足洁净厂房空间利用率最大化的需求。

凯乐士晶圆智能仓独创二次载具形式，不再使用周转箱而是直接存取晶圆盒，库存密度相较于传统料箱存储模式可提升20%-30%，大大提高了厂房坪效比。

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数据互通，全程监控

仓储系统WMS直接对接企业ERP系统，打通了不同工艺流程之间物质流和信息流，生产物流数据及产品批号全流程可追溯，实现物流数据与业务数据的流通，使晶圆盒从生产线至仓储线之间运营数据无缝流转。

3

无磨损晶圆盒输送

采用全程皮带线直接运输，晶圆盒本身放置于皮带线上，所有运动都是靠皮带线动力而运动，同时在“人工上料口”“皮带线宽”“皮带挡边”“位置移栽机构”4个方面进行了技术改进，晶圆盒本身底部不做摩擦运动，不存在磨损风险，保证晶圆盒真空袋的安全性。

技术难点

1

严格精度把控

非周转箱运输下，晶圆盒的稳定性尤为关键。为此，凯乐士采用同步皮带输送线，其对接精度在2-3mm以内，这是普通料箱输送线精度要求的10倍；同时货架的垂直/水平精度要求控制在3mm以内，堆垛机则采用无缝齿轮传送，其定位精度0.1mm，严格的精度要求使得运输的过程中稳定性更强，对于晶圆的运输就能“一步到位”。

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定制化夹取技术

一般晶圆盒放置于真空防尘铝箔袋，其造价成本高昂且十分精密，对静电、震动有着严格的要求，装箱流转过程中稍有不慎容易产生破损，导致客户诉愿及影响产品品质。凯乐士采用了“PU软垫+气缸夹取+真空导孔”的夹取技术，既能牢牢抓住晶圆盒又避免破损，可实现对晶圆盒的安全柔性抓取。

助力中国“芯”势力崛起

凯乐士科技以“晶圆智能仓”为核心的晶圆智能物流解决方案，将助力半导体行业的用户实现晶圆盒成品的无人化存取、运输及包装，同时最大程度减小无尘车间污染带来的风险，提升良品率，降低震动所致晶圆破裂风险，避免人工搬运带来的损坏问题，补足了晶圆制成末端仓储环节的作业压力，实现企业生产自动化与仓储自动化的深度集成，助力中国“芯”势力崛起。

审核编辑 ：李倩