芯片荒仍在繼續(xù),半導(dǎo)體工廠如何提高產(chǎn)能?

時(shí)間:2021-09-07

來源:維科網(wǎng)

導(dǎo)語:在全球缺芯的背景下,半導(dǎo)體成為了當(dāng)前最熱門的板塊之一。

  近日,英偉達(dá)市值突破5500億美元,成為業(yè)界唯二超過5000億美元市值的半導(dǎo)體公司,而臺積電市值已超過騰訊成為亞洲市值最高公司,迎來高光時(shí)刻。

  半導(dǎo)體市場的火爆,主要基于全球市場對芯片產(chǎn)能需求的極度渴望。世界半導(dǎo)體貿(mào)易統(tǒng)計(jì)協(xié)會(WSTS)公布的預(yù)測報(bào)告顯示,因內(nèi)存需求旺盛,帶動今年全球半導(dǎo)體銷售額大幅上漲,預(yù)估將年增19.7%,至5272.23億美元。

  WSTS指出,因當(dāng)前強(qiáng)勁的半導(dǎo)體需求似乎很難找到會呈現(xiàn)急速走弱的因素,因此,預(yù)估2022年全球半導(dǎo)體銷售額將年增8.8%,至5734.40億美元,將持續(xù)創(chuàng)下歷史新紀(jì)錄。

  優(yōu)艾智合半導(dǎo)體事業(yè)部負(fù)責(zé)人黃建龍也表示,芯片作為驅(qū)動數(shù)字時(shí)代進(jìn)步的核心產(chǎn)物,牽動著許多行業(yè)的命脈,已成為新時(shí)代下的“石油”,是國家戰(zhàn)略物資,重要性不言而喻。

  史無前例的缺芯潮,行業(yè)結(jié)構(gòu)性增長的機(jī)遇,對于每個(gè)身處半導(dǎo)體行業(yè)的企業(yè)來說都是利好的發(fā)展機(jī)會。

  工業(yè)移動機(jī)器人與芯片廠商的甜蜜期到來

  2019年,美國將華為列入“實(shí)體清單”,禁止美企與之合作,第二年,為了繼續(xù)絞殺華為,美國修改半導(dǎo)體行業(yè)規(guī)則,切斷華為芯片來源。

  在遭遇美國四輪制裁后,華為供應(yīng)鏈遇阻,手機(jī)銷量斷崖式下跌。這讓大眾第一次廣泛的認(rèn)識到半導(dǎo)體行業(yè),過去陌生的市場得到了前所未有的關(guān)注。

  其實(shí)早在2013年,科技部863計(jì)劃就將第三代半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)列為國家戰(zhàn)略發(fā)展產(chǎn)業(yè)。

  “十四五”開局之年,第三代半導(dǎo)體熱度繼續(xù)升級,在 “十四五”規(guī)劃中,提出要瞄準(zhǔn)集成電路等前沿領(lǐng)域,推動碳化硅、氮化鎵等寬禁帶半導(dǎo)體發(fā)展。目前,已有超13省“十四五”規(guī)劃重點(diǎn)提及第三代半導(dǎo)體。

  政策紅利加上缺芯的市場需求,讓芯片工廠的自動化導(dǎo)入意向踴躍,智能制造意愿高漲。

  位于深圳的優(yōu)艾智合是從事半導(dǎo)體生產(chǎn)物流自動化的工業(yè)移動機(jī)器人企業(yè)。近兩年來,隨著芯片上游晶圓、封測等環(huán)節(jié)的擴(kuò)產(chǎn)需求爆發(fā),優(yōu)艾智合在半導(dǎo)體領(lǐng)域的物流自動化業(yè)務(wù)也隨之大幅增長。

  優(yōu)艾智合半導(dǎo)體事業(yè)部負(fù)責(zé)人黃建龍?zhí)寡裕骸霸谶^往8寸(200mm)晶圓廠以及之前小尺寸晶圓的半導(dǎo)體時(shí)代,其自動化程度遠(yuǎn)沒有外界想象中的高。車間現(xiàn)場的晶圓盒往往需要大量的操作人員手動去搬運(yùn)、傳送每個(gè)制程機(jī)臺間的晶圓盒。

  事實(shí)上,芯片工廠車間對無塵等級、防靜電、防震動要求嚴(yán)格,而傳統(tǒng)的人工作業(yè)震動大,易污染,作業(yè)不連續(xù),準(zhǔn)確率低,同時(shí),生產(chǎn)過程離散,工藝流程復(fù)雜,數(shù)據(jù)不共享,造成信息孤島。

  而自動化的機(jī)器人方案代替人工是行業(yè)內(nèi)普遍認(rèn)同的解決方案。黃建龍?jiān)诮邮塬C云網(wǎng)采訪中也表示,鑒于從業(yè)人員招工難且薪資逐步上漲、技術(shù)成熟度逐步提升及半導(dǎo)體行業(yè)政策補(bǔ)助等原因,芯片廠采購自動化設(shè)備的意愿變高,也更愿意接受智能制造的解決方案。

  在黃建龍看來,機(jī)器人自動化導(dǎo)入與芯片廠商們的甜蜜期從今年開始正在到來。

  軟硬件共建,覆蓋全產(chǎn)業(yè)鏈

  專注于工業(yè)移動機(jī)器人研發(fā)智造的優(yōu)艾智合正是在“芯片荒”前夜一腳踏進(jìn)半導(dǎo)體行業(yè)。為了解決芯片廠商們的痛點(diǎn),賦能其智能化升級,優(yōu)艾智合選擇用軟硬件結(jié)合的整體智能物流解決方案切入。

  在硬件方面,優(yōu)艾智合聚焦半導(dǎo)體制造行業(yè),為晶圓廠、封測廠等打造出了能夠滿足全流程搬運(yùn)和產(chǎn)線對接操作的各類復(fù)合型移動機(jī)器人形態(tài),打通不同工藝流程之間的物質(zhì)流,實(shí)現(xiàn)物料在各個(gè)車間、機(jī)臺的自動轉(zhuǎn)運(yùn)或自動上下料,解決人工作業(yè)帶來的效率低下和產(chǎn)品良品率低的問題。

  在軟件方面,優(yōu)艾智合基于自身硬件以及客戶場景開發(fā)的YOUI Pilot、YOUI Fleet、YOUI TMS三層軟件系統(tǒng)能夠?qū)a(chǎn)線的需求轉(zhuǎn)化為機(jī)器人系統(tǒng)的訂單,進(jìn)而轉(zhuǎn)化為機(jī)器人的調(diào)度和執(zhí)行指令,深度融合客戶的生產(chǎn)流程及MES、MOM等信息化系統(tǒng),打通廠內(nèi)各生產(chǎn)環(huán)節(jié)的數(shù)據(jù)流,輔助企業(yè)科學(xué)生產(chǎn)決策。

  這套軟硬件共建的方案,一方面,實(shí)現(xiàn)了物流自動化,使整個(gè)物料安全穩(wěn)定地在生產(chǎn)中的各個(gè)生產(chǎn)設(shè)備之間流轉(zhuǎn)。另一方面,實(shí)現(xiàn)了生產(chǎn)信息化,即系統(tǒng)性整合連接各離散終端機(jī)臺或零散的子系統(tǒng),使生產(chǎn)過程中的物質(zhì)流與數(shù)據(jù)流徹底打通,真正實(shí)現(xiàn)工廠的智能化升級。

  在需求集中爆發(fā)的芯片上游晶圓生產(chǎn)中,優(yōu)艾智合正通過一體化的物流解決方案解決生產(chǎn)痛點(diǎn)。

  某全球知名晶圓廠的晶圓無塵車間中,以往由多名工人進(jìn)行晶圓盒的轉(zhuǎn)運(yùn)工作,人工操作過程中的效率及穩(wěn)定性無法滿足需求擴(kuò)張下的產(chǎn)能需求,且人員的流動、崗位調(diào)換等因素為生產(chǎn)節(jié)拍的穩(wěn)定性帶來不利影響。

  該廠一直尋求通過物流自動化以提高生產(chǎn)效率,但由于該廠晶圓盒尺寸特殊,市場上難有合適的移動機(jī)器人投入?yún)f(xié)助自動化生產(chǎn)。優(yōu)艾智合在了解該廠的特殊需求后,派專業(yè)技術(shù)團(tuán)隊(duì)與該廠進(jìn)行多輪溝通,理解客戶訴求,并針對性地打造出一套完整的物流解決方案,解決該廠人工轉(zhuǎn)運(yùn)效率低等痛點(diǎn),助力晶圓產(chǎn)能提升。

  優(yōu)艾智合應(yīng)用7臺滿足Class 1級別車間環(huán)境要求的復(fù)合操作機(jī)器人進(jìn)行多機(jī)協(xié)同配合,執(zhí)行晶圓盒的自主搬運(yùn)及上下料,應(yīng)用軟件系統(tǒng)打通工廠內(nèi)晶圓流轉(zhuǎn)過程中的物質(zhì)流與數(shù)據(jù)流。在實(shí)現(xiàn)晶圓盒的無人化轉(zhuǎn)運(yùn)和精準(zhǔn)上下料的同時(shí),減小無塵車間污染風(fēng)險(xiǎn),降低50%人工震動所致晶圓破裂風(fēng)險(xiǎn),良品率極大提升。機(jī)器人作業(yè)高度覆蓋0.3-2.5米,提高電子料架利用率66%,整廠實(shí)現(xiàn)了2%的效率提升。

  目前,優(yōu)艾智合已布局半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)鏈的多個(gè)環(huán)節(jié),從上游的晶圓制造、芯片封測,以及各種光電器件、傳感器、分立器件的制造,再到下游的SMT、模組加工,以及最后的組裝環(huán)節(jié)。包括海內(nèi)外的多家國際知名半導(dǎo)體廠已成功引入了優(yōu)艾智合解決方案以提升自動化。

  “優(yōu)艾智合的半導(dǎo)體事業(yè)部團(tuán)隊(duì)均為有著深厚業(yè)內(nèi)經(jīng)驗(yàn)的行業(yè)專家,這使得優(yōu)艾智合能夠更深入理解客戶痛點(diǎn)和訴求,并且能夠根據(jù)需求迅速響應(yīng)。”黃建龍表示。優(yōu)艾智合也因此能夠在與國際企業(yè)同臺競技時(shí)獲得明顯優(yōu)勢。

  黃建龍回憶,優(yōu)艾智合切入半導(dǎo)體行業(yè)之初,在參與華東區(qū)某知名晶圓廠商競標(biāo)時(shí),原本在體量和項(xiàng)目經(jīng)驗(yàn)上不占優(yōu)勢,團(tuán)隊(duì)在客戶現(xiàn)場跑了5個(gè)月聆聽訴求不斷優(yōu)化解決方案,最終在效能、傳送等一系列測試中數(shù)據(jù)位列第一,贏得了客戶的認(rèn)可,并以此積攢了良好的行業(yè)口碑。

  物流智能化升級勢在必行

  從汽車芯片缺貨開始,到半導(dǎo)體設(shè)備乃至二手設(shè)備,再到上游的基板材料短缺,全產(chǎn)業(yè)鏈缺貨潮“一環(huán)接一環(huán)”。

  連續(xù)的“缺芯”正在影響越來越多的行業(yè),一項(xiàng)民意調(diào)查顯示,8月份83%的公司受到影響,高于4月份的65%。

  國產(chǎn)芯片出現(xiàn)了黃金爆發(fā)時(shí)期,各大企業(yè)紛紛入局半導(dǎo)體,全面加速布局。

  盡管多家芯片廠商已經(jīng)有了提升產(chǎn)能的計(jì)劃,芯片建廠風(fēng)潮也一度狂熱,但受制于技術(shù)、人才、工藝流程等復(fù)雜的因素,黃建龍判斷,新的產(chǎn)能注入到行業(yè)里,至少需要2~3年。

  意法半導(dǎo)體首席執(zhí)行官Chery也表示,全球芯片短缺將持續(xù)到 2023 年上半年。AMD首席執(zhí)行官Lisa Su也預(yù)計(jì) AMD 的芯片供應(yīng)將在今年剩余時(shí)間內(nèi)“吃緊”,但預(yù)計(jì)在 2022 年會有所緩解。

  “而國內(nèi)想要打造半導(dǎo)體完整閉環(huán)的生態(tài)鏈,最少需要5年時(shí)間,放到全球半導(dǎo)體環(huán)境下,至少有10年時(shí)間我們都是追趕者的角色?!斑@對于優(yōu)艾智合來說,無疑是一個(gè)歷史性的機(jī)遇,當(dāng)芯片成為這個(gè)新時(shí)代的”石油“,成為國家戰(zhàn)略物資,行業(yè)智能化轉(zhuǎn)型勢在必行,移動操作機(jī)器人已經(jīng)成為主流訴求。

  加上2020年5G商用元年到來,5G網(wǎng)絡(luò)大帶寬eMBB的特性能夠允許移動機(jī)器人釋放本地算力,采用云化的計(jì)算方式,進(jìn)而以更低的成本調(diào)用更強(qiáng)的AI能力;同時(shí)5G低時(shí)延URLLC特性可以讓機(jī)器人可以被遠(yuǎn)程控制,執(zhí)行各類操作,增強(qiáng)了移動機(jī)器人在場景中智能化升級的深度。

  未來,優(yōu)艾智合也將繼續(xù)布局全產(chǎn)業(yè)鏈客戶群,并逐步發(fā)展海外半導(dǎo)體市場。黃建龍?jiān)诓稍L中說:“半導(dǎo)體是一個(gè)贏者全拿的市場,優(yōu)艾智合也將繼續(xù)做多做大?!?/p>

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