自主移動機(jī)器人加入芯片制造，高端芯片量產(chǎn)將實(shí)現(xiàn)？

芯片制造一直以來都是中國發(fā)展的重中之重，實(shí)現(xiàn)科技自立、打造國際一流技術(shù)品牌是中國追求的目標(biāo)。作為推動科技領(lǐng)域迅速發(fā)展的核心武器之一，***的持續(xù)發(fā)展已經(jīng)成為中國科技企業(yè)的必爭之地。

***在中國科技產(chǎn)業(yè)中的地位，芯片是一項(xiàng)核心技術(shù)，其制造環(huán)境是一個高度精密的制造過程，需要高效，穩(wěn)定，無塵來保證生產(chǎn)出的芯片的質(zhì)量和可靠性。尤其在當(dāng)前科技環(huán)境下，芯片的生產(chǎn)，制造都是重點(diǎn)，帶有“算力”的芯片可以加速各種科研、智能設(shè)備和計算需求的處理速度。

智能制造在整個半導(dǎo)體行業(yè)中越來越流行，提高了生產(chǎn)力，提高了質(zhì)量，降低了成本和對環(huán)境的影響。半導(dǎo)體工廠長期以來一直依賴運(yùn)營自動化來保持按時生產(chǎn)并滿足產(chǎn)量和質(zhì)量目標(biāo)，但自從引入工業(yè) 4.0以來，主要半導(dǎo)體生產(chǎn)商增加了對 IT 基礎(chǔ)設(shè)施、數(shù)據(jù)分析、物聯(lián)網(wǎng)傳感器、數(shù)字化和機(jī)器人技術(shù)的投資。

通過限制人為干預(yù)減少誤差的產(chǎn)生，智能工廠可以更平穩(wěn)地運(yùn)行并以無中斷的方式響應(yīng)問題。目標(biāo)是最大限度地延長工具正常運(yùn)行時間、避免計劃外停機(jī)維護(hù)以及實(shí)時批次調(diào)度。多年來，晶圓廠和封裝廠一直在不斷改進(jìn)其運(yùn)營，但隨著新技術(shù)的出現(xiàn)，他們可以實(shí)現(xiàn)更高水平的自動化，并為他們的努力獲得更大的回報。

工業(yè)機(jī)器人的發(fā)展也許可以為中國芯片制造提供強(qiáng)有力的支持。

自主移動機(jī)器人的誕生為芯片發(fā)展制造提供了基本保證，是面向半導(dǎo)體生產(chǎn)的工業(yè)物流解決方案。移動機(jī)器人主要由驅(qū)動、調(diào)度和導(dǎo)引三大部分組成，最主要的成本集中于減速器、伺服系統(tǒng)、控制器等核心零部件上。在半導(dǎo)體行業(yè)中晶圓制造、芯片封測等需要無塵封閉環(huán)境，這時候人力在這方面就很不適用。通過移動機(jī)器人完成物流自動化改造，實(shí)現(xiàn)工廠的智能化升級，正成為半導(dǎo)體廠商的普遍選擇。

自主移動機(jī)器人可以24小時工作、柔性調(diào)度等特點(diǎn)同時，移動操作機(jī)器人在搬運(yùn)基礎(chǔ)上可自動上下料，打通整場的物質(zhì)流和數(shù)據(jù)流，有效保證良率、提高產(chǎn)能。控制器對于移動機(jī)器人是核心，他需要完成定位、導(dǎo)航、避障、建圖、識別、跟蹤等多種功能，具有豐富的軟硬件接口。在生產(chǎn)環(huán)境中，可單機(jī)運(yùn)行，也可實(shí)現(xiàn)機(jī)器人集群協(xié)同調(diào)度，支持與工業(yè)生產(chǎn)管理系統(tǒng)快速對接。

然而，半導(dǎo)體精密的生產(chǎn)條件也對移動機(jī)器人提出了極高的要求。首先，由于行業(yè)特性，移動機(jī)器人自身的潔凈度需要極高。其次，對于半導(dǎo)體行業(yè)中的晶圓片昂貴易碎，這就要求移動機(jī)器人在搬運(yùn)、存放晶圓盒時必須做到精準(zhǔn)和穩(wěn)定。此外，半導(dǎo)體生產(chǎn)工序繁多、設(shè)備布局集中，自主移動機(jī)器人需要在各工序之間頻繁、重復(fù)、穩(wěn)定地進(jìn)行轉(zhuǎn)運(yùn)工作，就需要機(jī)器人擁有足夠穩(wěn)定的運(yùn)行速度以及精確到毫米級別的定位精度，對移動機(jī)器人提出了很高的要求。

自主移動機(jī)器人打造出對應(yīng)的樣機(jī)產(chǎn)品，需要進(jìn)行不斷地迭代升級，在場景與產(chǎn)品性能中找到最佳平衡點(diǎn)應(yīng)用晶圓盒搬運(yùn)機(jī)器人實(shí)現(xiàn)晶圓盒精準(zhǔn)上下料及搬運(yùn)，可以節(jié)省大量人力，減小無塵車間污染帶來的風(fēng)險，提升了良品率，同時避免人工搬運(yùn)帶來的損壞問題，且減少操作員大部分無效行走，極大提高自主移動機(jī)器人的效率。

自主移動機(jī)器人加入芯片制造是有一定的門檻。

將移動機(jī)器人結(jié)合半導(dǎo)體場景做到極致性能，不是一件易事。首先要保障晶圓盒抓取和上下料的絕對精準(zhǔn)。OW系列在機(jī)械臂的末端執(zhí)行部分搭配超聲波傳感器、3D視覺、在位檢測器、儲位鎖等多種傳感器，多重感知防護(hù)保證抓取作業(yè)的穩(wěn)定。

超聲波傳感器靈敏度高、穿透力強(qiáng)、受環(huán)境影響弱，有效防止抓取疊料產(chǎn)生的晶圓盒磕碰的情況，同時檢測人工搶料的情況。視覺定位算法通過定位補(bǔ)償策略，保障晶圓盒放入料口時與loadport的方向絕對平行，保障晶圓盒與設(shè)備之間的安全距離，避免因放入角度不恰當(dāng)、狹小環(huán)境等因素導(dǎo)致設(shè)備與晶圓盒產(chǎn)生碰撞的風(fēng)險。夾爪末端還搭載有末端在位檢測傳感器，在運(yùn)動過程中實(shí)時檢測晶圓盒在夾爪上的固定狀態(tài)，一旦在位檢測傳感器觸發(fā)，末端執(zhí)行器立即緊急停止作業(yè)。

在抓取過程中，超聲波傳感器、視覺定位相機(jī)、在位檢測器等傳感器模塊將進(jìn)行持續(xù)的實(shí)時監(jiān)測，只有三大模塊均無報錯情況，機(jī)械臂才會執(zhí)行相應(yīng)操作，保障晶圓盒上下料及搬運(yùn)操作穩(wěn)定安全。

在作業(yè)中，搭載晶圓盒運(yùn)動的車體保持穩(wěn)定是關(guān)鍵。憑借過強(qiáng)的單機(jī)性能，有效避免搬運(yùn)過程中出現(xiàn)振動等情況，同時配有激光雷達(dá)、3D視覺、坑洞傳感器等檢測設(shè)備，可避免更多突發(fā)情況的產(chǎn)生，最終保證了行駛時的穩(wěn)定可靠。

同時，系列的激光雷達(dá)、視覺、坑洞檢測等模塊均為常閉型設(shè)置，某一模塊出現(xiàn)異常情況或無法正常啟用時，系列將不會執(zhí)行作業(yè)；只有所有模塊均正常運(yùn)作，系列才會執(zhí)行作業(yè)，做到全方位的保障。根據(jù)客戶現(xiàn)場存在的更多現(xiàn)狀，系列產(chǎn)品還設(shè)有更多的特定功能模塊，保證了在諸多情況下產(chǎn)品的正常運(yùn)作、物料的安全無恙。

未來更加穩(wěn)定的機(jī)器人可以更加高效進(jìn)行工作。

在半導(dǎo)體領(lǐng)域，目前主要應(yīng)用的移動機(jī)器人類型有復(fù)合移動機(jī)器人、潛伏頂升式AGV、輥筒對接AGV、叉車AGV等類型產(chǎn)品，同時還有一些企業(yè)會針對半導(dǎo)體某些場景需求打造的定制化行業(yè)專機(jī)。但整體而言，當(dāng)前，在半導(dǎo)體領(lǐng)域應(yīng)用的多種AGV/AMR中，復(fù)合移動機(jī)器人是應(yīng)用最多的產(chǎn)品，也是技術(shù)難度最高的。

復(fù)合移動機(jī)器人由兩大部分組成，移動底盤和協(xié)作機(jī)器人。目前，市場上的復(fù)合移動機(jī)器人企業(yè)基本以移動機(jī)器人廠商為主，在合作開發(fā)中一般也是移動機(jī)器人廠商主導(dǎo)，協(xié)作機(jī)器人廠商配合；其次一些機(jī)械臂廠商在與底盤廠商的合作中，不僅是向移動機(jī)器人廠商提供機(jī)械臂，自己也會開發(fā)復(fù)合移動機(jī)器人這一產(chǎn)品線，面向終端用戶；再者是集成商，這類廠商一般是根據(jù)集成項(xiàng)目的需求購買底盤及機(jī)械臂產(chǎn)品再組合應(yīng)用。

在復(fù)合機(jī)器人的開發(fā)中，機(jī)械臂性能好壞及機(jī)械臂廠商的配合程度對復(fù)合機(jī)器人整機(jī)產(chǎn)品影響頗大，當(dāng)前，也有越來越多的機(jī)械臂廠商針對移動機(jī)器人企業(yè)需要開發(fā)復(fù)合型產(chǎn)品的需要推出針對性的產(chǎn)品與其更好地配合，這種復(fù)合機(jī)器人將給未來行業(yè)發(fā)展帶來更大空間。

審核編輯：劉清