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芯片短缺持续,半导体工厂如何提质增效?

简介芯片荒仍在继续,半导体工厂如何提质增效? 9月6日报道(文/盛佳莹) 在全球缺芯的背景下,半导体成为目前最热门的行业...

芯片荒仍在继续,半导体工厂如何提质增效?

9月6日报道(文/盛佳莹)

在全球缺芯的背景下,半导体成为目前最热门的行业之一。

近日,英伟达市值突破5500亿美元,成为业内唯一一家市值突破5000亿美元的半导体公司,而TSMC市值超越腾讯成为亚洲第一,迎来高光时刻。

半导体市场的火爆主要是基于全球市场对芯片产能的极度渴望。根据世界半导体贸易统计协会(WSTS)发布的预测报告,今年全球半导体销售额大幅增长,预计每年增长19.7%至5272.23亿美元。

WSTS指出,由于目前强劲的半导体需求似乎很难表现出快速走弱的因素,预计2022年全球半导体销售额将同比增长8.8%,达到5734.4亿美元,将继续刷新历史纪录。

贺友直半导体事业部负责人黄建龙也表示,芯片作为推动数字时代进步的核心产品,正影响着众多行业的命脉,成为新时代的“石油”和国家战略物资,其重要性不言而喻。

前所未有的核心短缺和行业结构性增长的机遇,是半导体行业每一家企业的有利发展机遇。

工业移动机器人与芯片厂商的甜蜜期到来

2019年,美国将华为列入“实体清单”,禁止美国企业与其合作。第二年,美国为了继续扼杀华为,修改了半导体行业的规则,切断了华为芯片的来源。

经过美国四轮制裁,华为供应链受阻,手机销量陡然下滑。这让大众第一次广泛认识到半导体行业,过去不熟悉的市场得到了前所未有的关注。

事实上,早在2013年,科技部863计划就将第三代半导体产业列为国家战略发展产业。

“十四五”开局之年,第三代半导体的普及程度持续升级。“十四五”规划提出瞄准集成电路等前沿领域,推动碳化硅、氮化镓等宽带隙半导体发展。目前已有超过13个省份在“十四五”规划中聚焦第三代半导体。

政策红利和市场对缺芯的需求使得芯片工厂的自动化进口意愿高涨,智能制造意愿高涨。

优爱何志位于深圳,是一家从事半导体生产物流自动化的工业移动机器人企业。近两年,随着芯片上游晶圆、封装、测试环节的扩产需求爆发,友爱何志在半导体领域的物流自动化业务也大幅增长。

贺友直半导体事业部负责人黄建龙坦言,“过去的8英寸(200毫米)晶圆厂和之前的小尺寸晶圆半导体时代,自动化程度远不如外界想象。现场晶圆盒通常需要大量操作人员在每台加工机器之间手动搬运和转移晶圆盒。

事实上,芯片厂车间对无尘等级、防静电、防振动有严格要求,而传统人工操作振动大、易污染、操作不连续、精度低。同时,生产过程离散,工艺流程复杂,数据不共享,导致信息孤立。

而自动机器人方案代替人力是业内普遍接受的解决方案。在接受采访时,黄建龙还表示,鉴于半导体行业员工招聘困难、薪资逐步提高、技术成熟度逐步提高、政策补贴等因素,芯片工厂更愿意采购自动化设备,也更愿意接受智能制造解决方案。

在黄建龙看来,机器人自动化进口和芯片厂商的甜蜜期正从今年开始。

软硬件共建,覆盖全产业链

专注于工业移动机器人研发的优爱何志,在“芯片荒”前夕踏入半导体行业。为了解决芯片厂商的痛点,赋能其智能升级,优爱何志选择采用整体智能物流解决方案相结合

软件方面,优爱何志基于自身硬件和客户场景开发的优爱Pilot、优爱Fleet、优爱TMS三层软件系统,可以将生产线的需求转化为机器人系统的订单,进而转化为机器人的调度和执行指令,将客户的生产过程与MES、MOM等信息系统深度融合,打通工厂各个生产环节的数据流,辅助企业进行科学的生产决策。

这种软硬件协同建设方案一方面实现了物流自动化,使整个物流在生产中的各种生产设备之间安全稳定地流动。另一方面实现生产信息化,即将离散的终端机器或分散的子系统进行系统集成和连接,使生产过程中的物流和数据流完全打通,真正实现工厂的智能化升级。

在需求集中爆发的芯片上游晶圆生产中,友爱何志正在通过一体化物流解决方案解决生产痛点。

在世界知名晶圆厂的晶圆无尘车间,过去有很多工人搬运晶圆盒,但在需求扩大的情况下,人工操作过程中的效率和稳定性无法满足产能需求,人员流动、岗位变动等因素对生产节奏的稳定性产生不利影响。

工厂一直在寻求通过物流自动化提高生产效率,但由于工厂内晶圆盒尺寸特殊,市场上很难有合适的移动机器人辅助自动化生产。在了解到工厂的特殊需求后,优爱何志派出专业技术团队与工厂进行了多轮沟通,了解客户的需求,有针对性地打造了完整的物流解决方案,解决了工厂人工转运效率低等痛点,有助于提升晶圆产能。

贺友直应用满足一类车间环境要求的7台复合机器人进行多机协作,进行晶圆盒的自主搬运和装卸,应用软件系统打通工厂晶圆流转过程中的物流和数据流。在晶圆的实现中。

盒的无人化转运和精准上下料的同时,减小无尘车间污染风险,降低50%人工震动所致晶圆破裂风险,良品率极大提升。机器人作业高度覆盖0.3-2.5米,提高电子料架利用率66%,整厂实现了2%的效率提升。

目前,优艾智合已布局半导体产业链的多个环节,从上游的晶圆制造、芯片封测,以及各种光电器件、传感器、分立器件的制造,再到下游的SMT、模组加工,以及最后的组装环节。包括海内外的多家国际知名半导体厂已成功引入了优艾智合解决方案以提升自动化。

“优艾智合的半导体事业部团队均为有着深厚业内经验的行业专家,这使得优艾智合能够更深入理解客户痛点和诉求,并且能够根据需求迅速响应。”黄建龙表示。优艾智合也因此能够在与国际企业同台竞技时获得明显优势。

黄建龙回忆,优艾智合切入半导体行业之初,在参与华东区某知名晶圆厂商竞标时,原本在体量和项目经验上不占优势,团队在客户现场跑了5个月聆听诉求不断优化解决方案,最终在效能、传送等一系列测试中数据位列第一,赢得了客户的认可,并以此积攒了良好的行业口碑。

物流智能化升级势在必行

从汽车芯片缺货开始,到半导体设备乃至二手设备,再到上游的基板材料短缺,全产业链缺货潮“一环接一环”。

连续的“缺芯”正在影响越来越多的行业,一项民意调查显示,8月份83%的公司受到影响,高于4月份的65%。

国产芯片出现了黄金爆发时期,各大企业纷纷入局半导体,全面加速布局。

尽管多家芯片厂商已经有了提升产能的计划,芯片建厂风潮也一度狂热,但受制于技术、人才、工艺流程等复杂的因素,黄建龙判断,新的产能注入到行业里,至少需要2~3年。

意法半导体首席执行官Chery也表示,全球芯片短缺将持续到 2023 年上半年。AMD首席执行官Lisa Su也预计 AMD

芯片短缺持续,半导体工厂如何提质增效?-第1张

的芯片供应将在今年剩余时间内“吃紧”,但预计在 2022 年会有所缓解。

“而国内想要打造半导体完整闭环的生态链,最少需要5年时间,放到全球半导体环境下,至少有10年时间我们都是追赶者的角色。“这对于优

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艾智合来说,无疑是一个历史性的机遇,当芯片成为这个新时代的”石油“,成为国家战略物资,行业智能化转型势在必行,移动操作机器人已经成为主流诉求。

加上2020年5G商用元年到来,5G网络大带宽eMBB的特性能够允许移动机器人释放本地算力,采用云化的计算方式,进而以更低的成本调用更强的AI能力;同时

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5G低时延URLLC特性可以让机器人可以被远程控制,执行各类操作,增强了移动机器人在场景中智能化升级的深度。

未来,优艾智合也将继续布局全产业链客户群,并逐步发展海外半导体市场。黄建龙在采访中说:“半导体是一个赢者全拿的市场,优艾智合也将继续做多做大。“

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