半導體，一個支撐全球經濟發展的戰略性新興產業，正在我國快速發展，并將持續保持良好的市場前景。受疫情和國際形勢影響，半導體芯片缺貨、供不應求的狀況還將延續甚至擴大，晶圓生產企業擴大產能、降本增效及自動化已成為行業普遍訴求。而由于晶圓生產環境嚴苛、過程復雜、技術高新，具有較高的進入門檻。
對于半導體晶圓生產企業而言，除了引入更高規模的擴產方案外，還需要通過提升廠內倉儲效能、生產物流的效率，并進而打通生產制造與物流倉儲之間的高效連接，同時是一種更經濟、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，推出全新的晶圓成品智能存取解決方案 – “晶圓智能倉”，創造性地解決了半導體行業晶圓成品的自動化存取問題。
這套“晶圓智能倉”的首個用戶，是國內半導體產業的領軍企業，也是全球半導體行業的龍頭之一，兼具“成熟工藝+先進工藝”，可提供0.35微米到14納米不同技術節點的晶圓代工與技術服務。
隨著產線自動化帶來的產能飛速提升，企業原有的倉儲容量與現有產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，行業傳統的由人工進行成品存取和搬運的方式已落后于時代發展的腳步。
2021年底，該企業攜手凱樂士科技啟動智能倉儲物流升級項目。根據晶圓制造工藝的特點及現場布局，結合企業當前需求及未來發展的預期，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。項目預計于2022年底上線運行，以全程自動化、數據可視、質量閉環為目標，實現晶圓從OQA到成品庫的運輸，存儲及包裝全程無人化、智能化的特點。
半導體創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的核心，智能倉采用模塊化設計，可以根據現場環境進行拓展。每一套智能倉由“晶圓盒自動存取堆垛機”、“晶圓盒提升機”、“無磨損晶圓盒輸送移載設備”及相對應的托盤及貨架系統組成，可以實現不少于 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平米的場地內設計了4套智能倉，達到4440盒的存儲能力和450盒每小時的產能。
凱樂士根據成品庫內不同作業區分別設置了專屬流程，實現入庫、盤貨、出庫、包裝、碼垛等環節的動態均衡。需入庫的成品搬運至輸送線，掃碼同步信息后，進行成品檢測，最后按照批次由堆垛機快速入庫；出庫成品經由堆垛機及輸送線送至風淋區，復檢后進行自動包裝/碼垛完成出庫作業。
系統創新
1、空間利用率高
傳統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，庫內晶圓存儲數量因此受限，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創二次載具形式，不再使用周轉箱而是直接存取晶圓盒，庫存密度相較于傳統料箱存儲模式可提升20%-30%，大大提高了廠房坪效比。
2、數據互通，全程監控
倉儲系統WMS直接對接企業ERP系統，打通了不同工藝流程之間物質流和信息流，生產物流數據及產品批號全流程可追溯，實現物流數據與業務數據的流通，使晶圓盒從生產線至倉儲線之間運營數據無縫流轉。
3、無磨損晶圓盒輸送
采用全程皮帶線直接運輸，晶圓盒本身放置于皮帶線上，所有運動都是靠皮帶線動力而運動，同時在“人工上料口”“皮帶線寬”“皮帶擋邊”“位置移栽機構”4個方面進行了技術改進，晶圓盒本身底部不做摩擦運動，不存在磨損風險，保證晶圓盒真空袋的安全性。
技術難點
1、嚴格精度把控
非周轉箱運輸下，晶圓盒的穩定性尤為關鍵。為此，凱樂士采用同步皮帶輸送線，其對接精度在2-3mm以內，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，堆垛機則采用無縫齒輪傳送，其定位精度0.1mm，嚴格的精度要求使得運輸的過程中穩定性更強，對于晶圓的運輸就能“一步到位”。
2、制化夾取技術
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、震動有著嚴格的要求，裝箱流轉過程中稍有不慎容易產生破損，導致客戶訴愿及影響產品品質。凱樂士采用了“PU軟墊+氣缸夾取+真空導孔”的夾取技術，既能牢牢抓住晶圓盒又避免破損，可實現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，將助力半導體行業的用戶實現晶圓盒成品的無人化存取、運輸及包裝，同時最大程度減小無塵車間污染帶來的風險，提升良品率，降低震動所致晶圓破裂風險，避免人工搬運帶來的損壞問題，補足了晶圓制成末端倉儲環節的作業壓力，實現企業生產自動化與倉儲自動化的深度集成，助力中國“芯”勢力崛起。
