深化半导体智慧物流布局：优艾智合的聚焦与破局
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近日，由深圳优艾智合机器人科技有限公司（以下简称“优艾智合”）牵头，国家重点研发计划“工业软件”重点专项“面向多机协作的半导体制造智能工厂物流调度和优化软件开发”项目在深圳启动。
实际上，这一项目启动背后或是目前半导体行业扩产面临的一系列难点，以及打造半导体智能工厂的刚需。
僵持：扩产难点、转运“僵局”
过去几年，受紧张国际关系、疫情、自然灾害影响，全球半导体产能不足，我国半导体供应受限情况愈发严重，但与此同时，5G、人工智能、云计算等新技术发展以及消费电子增量市场的持续爆发，我国芯片需求进一步增加。
然而，半导体制造对生产条件要求严苛，严苛的生产条件，超过1000道的生产工序，紧凑的生产任务，各种物料频繁的上下料以及往来运输，人、设备和各系统间的紧密协同，扩大产能、降本增效成为行业的普遍诉求，同时各环节间的转运已成为限制生产安全高效进行的“僵局”。
第一，相比于传统的工业场景，晶圆车间生产条件严苛，洁净度要求达到CLASS100等级，部分工序甚至达到CLASS1等级。同时在转运过程中，晶圆十分精密，对静电、震动有着严格的要求，然而人工转运过程难免出现抖动、粗暴作业等情况，容易导致产品良率降低。
第二，由于晶圆的密度高，单个晶圆盒重量可达5-10kg，又因为洁净等级等要求，工人需身着全身包裹的防护服进行一整天的高强度搬运工作，人员流失情况严重。同时工厂内操作人员大部分为女性，工作强度大的问题更进一步突出，用人愈发成为难题。
第三，晶圆生产多数工序由专机设备完成，但生产各环节设备间的数据离散，生产物料信息无法追踪，生产节拍严重受影响。
聚焦：移动操作机器人打造半导体行业智能工厂
一般而言，目前晶圆厂常用到的自动搬运方式有两类，天车系统及移动操作机器人。
其中天车系统主要通过吊顶的方式将晶圆从空中进行转运，具有效率高、操作便捷、空间利用率高等优点，但天车系统部署难度大、需要日常维护，工程造价高，施工、维护过程中需要停工停产，这对于企业来说并不是一个划算的选择。
而移动操作机器人凭借“移动+操作”的功能，可以有效担起晶圆生产过程中物料的转运、上下料等作业，实现点到点的转运，具有更高的灵活性，同时可以24小时连续工作，且对环境的适应性更强，工厂改造成本低，整体成本相对天车系统大幅较低，同时可以有效提高晶圆搬运的效率及提高产品良率。
然而移动操作机器人要应用于晶圆搬运，仍有较多的限制。优艾智合半导体自动化事业部总经理黄建龙指出：“移动机器人要进入半导体行业并不简单，存在着多个难点。移动机器人要充分考虑半导体的行业特性，既要符合洁净度等硬性指标的要求，同时所提供的机器人要足够智能，可以使生产更具柔性，有效保证良率、提高产能。”
首先，由于行业特性，移动操作机器人自身的洁净度等级至少需要达到CLASS100，同时需要尽可能避免机身的震动。
其次，工序繁多、设备布局集中导致移动操作机器人需要在各工序之间频繁、重复地进行转运工作，这也就要求移动机器人要“走得快”、“走得准”，即需要拥有足够快、足够稳定的运行速度以及精确到毫米级别的定位精度。
同时，移动操作机器人还需要兼顾上下料等作业，必须要拥有“明亮的双眼”、“灵活的手”，即拥有可靠的视觉定位系统以及可以有效执行抓取动作的末端执行器，同时要兼备可靠的软件系统，让移动操作机器人的“手、脚、眼”等多个独立系统可以很好融合。
最后，移动操作机器人进入晶圆生产最重要的任务就是要提高产能，这就要求移动机器人必须要保证稳定的生产节拍及具有相应的柔性，即拥有可靠的物流调度系统。
即便面临种种严苛要求，优艾智合的移动操作机器人已在半导体领域已占据一席之地，智慧物流解决方案覆盖半导体生产全产业链，助力多个全球头部芯片制造企业智能化转型升级，同时收到头部芯片制造企业的持续复购，收获了半导体行业的高度认可和信赖。
具体来看，优艾智合在半导体行业的打法是：深挖行业真实情况，完善软件、硬件，打造符合行业需求的移动操作机器人产品，进而打造半导体行业智能工厂。
1.构建专业团队，深挖行业真实情况
优艾智合CEO张朝辉曾表示：“优艾智合在入局半导体行业的第一步就是深入了解半导体行业里的工艺、作业流程，包括行业里的各种know-how，深入到产业中，并根据场景推出相应的解决方案。我们不仅是机器人的专家，更要成为所在行业的专家，真正和客户站在一起。过程中，也引入了大量的行业专家，包括在半导体领域有十几年的经验积累的人，团队也在融入更多元的血液。”
除了构建专家团队外，优艾智合做的还有对每个项目的详细分析。
在某项目中，优艾智合在初步了解该厂的特殊需求后，派专业技术团队与该厂进行多轮沟通，近一年的时间内，优艾智合的10个工程师几乎驻扎工厂，深度调研工厂现状，理解客户诉求，最终针对性地打造出一套完整的物流解决方案，解决该厂人工转运效率低等痛点，助力晶圆产能提升。
2.构建完善的软件、硬件矩阵
在对行业、项目拥有充分的了解后，优艾智合的下一步是以智慧工业物流作为切入点，将移动机器人作为一个物理连接设备，为其加上智慧物流系统，使之成为一个基础设施，帮助打通场内信息、优化生产。
在硬件上，优艾智合打造了针对晶圆搬运的复合型移动操作机器人，不仅能完成晶圆盒在工厂各设备间的转运，还能完成线边仓到生产线的自动上下料，彻底打通从仓库到产线所有环节的物料流转。
在软件上，优艾智合的YouiTMS场内物流管控系统，采用订单与运单管理、兼具人工跨平台操作和系统对接双重输入端口，同时配有独有的人工智能算法、关联机器人转运过程中的诸多信息流，打通各生产环节的数据孤岛，建立产品生产过程中的物流信息闭环，融合企业MES、ERP等应用系统，可以有效保证生产过程的最优效率。
3.打造半导体行业智能工厂
优艾智合在半导体行业的第三步是基于对现场充分的了解，以晶圆盒搬运机器人为基础，搭载YOUI Pilot导航系统、YOUI Fleet机器人调度系统以及YOUI TMS场内物流管理系统，形成一体化的晶圆物流自动化解决方案，助力客户打造晶圆生产智能工厂。
如在某全球知名晶圆厂的晶圆无尘车间中，以往由多名工人进行晶圆盒的转运工作，人工操作过程中的工作效率和操作稳定性无法满足需求扩张下的产能需求，同时每天约产生千分之二裂片。此外，该工厂采用人工进行搬运，人工作业的污染风险无法有效防控，产品良品率难以保障。该厂一直寻求通过物流自动化以提高生产效率，但由于该厂晶圆盒尺寸特殊，市场上难有合适的移动机器人投入协助自动化生产。
而优艾智合针对性推出的晶圆盒搬运机器人满足Class-1级别车间环境要求，应用高精度激光SLAM导航自主移动避障，同时舵轮底盘使机器人能够横向移动，更加灵活地完成搬运任务。
机器人搭载导航及调度管理系统，自主识别车间场景，并进行多机协同配合，YOUI TMS智能物流管理系统能够根据MES等企业信息系统进行物流自主调度，打通工厂内晶圆流转过程中的物质流与数据流，通过实时反馈生产数据，实现了数字化智能管理。
通过优艾智合的晶圆智能物流解决方案，在实现晶圆盒的无人化转运和精准上下料的同时，减小无尘车间污染带来的风险，提升良品率，避免人工搬运带来的损坏问题。
在最终效果上，该全球知名晶圆厂于2021年成功导入优艾智合专为半导体晶圆厂现场定制化的这款高阶抗震的晶圆盒搬运机器人，截至目前，该客户完全减少了因人员传送薄片晶圆盒的高震动而导致裂片的情况，减少操作员30%无效行走，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，每年节省人力成本300万元，ROI 仅2年左右。
破局：让半导体生产更智能
优艾智合智慧物流事业部总经理许瑨曾表示：“优艾智合一直明确的一个观点是，优艾智合是机器人公司，但优艾智合要做的是最懂行业的机器人公司。在优艾智合选择的赛道、选定的行业范围内，优艾智合以深入扎根的方式进入到这个行业，培养了大量的行业专家，对行业的细节、能耗、生产工艺十分了解，所以优艾智合最终呈现的机器人、解决方案都充分贴合客户的生产工艺、生产环境和生产特色。同时优艾智合保持着大幅的研发投入，可以让产品的增长速度跟上或者说快于市场要求的增速。”
如此看来，优艾智合现在以及未来要做的，无疑是进一步完善自身的软件产品矩阵，加强自身在半导体领域的竞争壁垒，从而助力半导体行业打造半导体智能工厂。
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