突破垄断 顶级专家空降中国,国产AMHS新的变革到来

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背景

AMHS(Automatic Material Handling System),中文译作自动物料搬送系统,也称为天车系统,主要用于快速准确按照工艺流程在生产设备之间搬送装载晶圆。其作为现代化半导体工厂(MEGA FAB & GIGA FAB)自动化系统中单项投资最大的项目,被誉为第三代乃至未来半导体芯片加工厂与先进封装厂生产制造的生命线。

目前半导体AMHS行业的全球市场主要被日本及韩国等公司垄断。从Gartner发布的数据看,其中日本企业占据全球了市场85%以上份额,新兴的国产AMHS厂商进入半导体领域有极高的门槛,这是由于晶圆厂的AMHS系统一旦出现故障将会影响整体产线的运营,会造成巨额损失(单日损失上千万美元),目前阶段晶圆厂出于谨慎原则较难选用国产AMHS厂商。但随着外部政治环境的变化,AMHS是否被“卡脖子”存在一定变数,因此,国产替代已经成为很多晶圆厂的选择,包括对国内厂商进行技术评估,提供小范围的测试机会等。

前言

「服务于日本头部AMHS企业30多年,如今我想在中国为我的AMHS职业生涯画上一个感叹号!」54岁的河本天,阐述着他的愿景,平静且坚定。

他从事半导体智能制造行业超过30年,是全球AMHS行业的先导者与领军人士。其曾任职于日本M社,担任总公司发展部、FA部/SE部负责人。90年代便参与开发了全球最早的AMHS项目(美国知名制造企业与日本M社共同参与)。来到21世纪初,作为AMHS主要规划师与执行者,引领了半导体晶圆厂从自动化搬运到智能化搬运的全过程,其参与并规划了AMHS项目在全球第一条300mmFAB的落地使用,之后作为总负责人与台湾T司、美国M司、U司等企业开始了数十年的合作与推进AMHS产业发展。被媒体誉为AMHS领域的行业领袖与奠基人。

篇章一:新市场,新环境

1.Q:您来自全球AMHS的头部企业,见证了这个赛道的沿革,您认为目前国内外的AMHS行业的现状分别是怎么样?

A:AMHS系统广泛应用于晶圆制造、显示面板、锂电工厂、光伏等高端制造业场景。目前AMHS系统在半导体晶圆制造环节应用已经非常普及,从8英寸晶圆厂开始,AMHS的AGV地面方案和OHT天车方案逐步导入,到了12英寸晶圆厂时代,AMHS天车方案已经成了标配。

AMHS对于晶圆制造环节,特别是高端晶圆制造环节至关重要,影响着产线的OEE、人机比和良率等,同时也关系着整个产线的稳定运行,一旦出现故障,产线可能整体停滞,造成巨大损失,所以晶圆厂在选择AMHS系统时,异常谨慎,造成国内厂商的进入壁垒极高。目前在半导体领域,全球AMHS整体市场主要被两家海外AMHS头部企业所垄断,市占率达95%以上。

国内厂商也开始逐步突破,有的从泛半导体领域切入,逐步提升产品的稳定性,有的开始逐步导入晶圆制造环节,通过demo、小规模试验,不断积累场景经验。

2.Q:您来到了中国也有一段时间,您认为符合中国的市场战略是怎样的?

A:全球芯片厂商规模有大有小,有些月产能3万片,有些月产能12万片。我认为两家海外AMHS头部企业,整体系统功能非常好。然而,这两家企业长期聚焦在大型企业规模的市场上,系统部分的结构及成本是固定的,需要金额较大的预算。而中国的中小型芯片厂多,预算相对较少,两家头部企业没办法针对企业规模大小对系统进行调整,使其无法提供中小型系统。举例:大型项目要500台天车,MCS系统要1000W,海外客户大型可以接受;而中小型客户只要20台,系统就不能定价1000W。我们的头部竞争对手可能也意识到了,但是改变非常困难。针对市场规模的不同,有着定制化的产品和定制化的服务,才是符合中国市场的技术战略,中国话“因材施教”。

3.Q:近两年国产化浪潮轰轰烈烈,国产芯片厂商飞速发展。对于市场风向的转变,应该怎样抓住机遇?

A:回顾近几年,中国作为全球最大的半导体芯片消费市场,其进口量一直稳居世界前列,芯片领域的技术水平和产品质量也在不断提高。芯片领域的自主研发和国产化替代是中国信息产业发展的必然趋势。尽管面临诸多挑战,但随着技术进步、市场需求和政策支持的推动,国产替代的前景十分广阔。然而,要实现这一目标,国产替代企业需要加大研发投入,提升自主创新能力;加强产业链配套建设;培养和引进高素质人才;并积极应对国际竞争压力。只有这样,中国半导体产业才能在全球市场中取得更大的突破和发展。

篇章二:新技术,新发展

1.Q:您认为AMHS整体解决方案的关键点在哪里?

A:我认为在硬件上没有太大区别。

很大一部分区别在于:缺乏对系统整体功能的了解;很多人只了解 OHT 和 STK 的功能,但整个操作方法没有经验,包括 MCS 和本地控制器。正常运行时没有问题,但是当发生错误或告警时,完全不知道异常处理的概念。

我认为这就是它的意思。 你可以通过参考硬件参数来制造一个类似的东西。 但是,如果你不知道如何操作它,你将不知道如何提高其作为 AMHS 的性能(S = 系统)。 这是基于公司(或个人)多年来积累的经验,需要实践去认知,并非一朝一夕能造就的。

我不认为今天中国有足够多的公司和SE(系统工程师)在这个领域有足够的经验。

在我看来,这一点就是中国企业和日本企业很大的不同。 因此,尽管有很多硬件公司,但我们认为没有一家公司可以将所有的问题作为整体解决方案系统提供给客户。

2.Q:市场在不断改变,客户的需求也在产生变化,您认为未来市场的需求是怎么样的,需要如何应对?

A:AMHS所需的功能是“提高制造设备的生产率”和“保持和提高产品良率”。

如上所述,前者是关于如何进行高效输送和提高设备利用率的问题。后者是如何在不损坏材料的情况下运输材料,以及如何减少振动,这是最重要的因素。这两个需求是最基础和最根本的,我们相信它们在过去、现在或将来都不会改变。然而,特别是对于前者,没有办法正确确认和掌握AMHS是否正在执行预期的操作。

因此,我们需要为客户提供实时监控并轻松理解的能力。 我们认为,此功能是客户可能拥有的“需求”。 此外,我们认为这个功能对我们来说是“种子”。我们称之为“可视化功能”,并开发并实施了一个名为实时监控和报告系统(统计数据)的系统。

3.Q:哪些应用场景将成为半导体自动搬运领域未来的增长点?

A:半导体自动传输的要求可以用最简单的方式解释如下:

最大限度地提高设备利用率 = 提高生产效率 = 最大限度地减少Load Port更换时间。换言之,对于AMHS供应商来说,优化OHT车辆分配控制和路线搜索逻辑是一个重要的主题。 此外,制程设备相关联的NTB的灵活运用也是非常重要课题之一。

此外,我们认为,如果能够与客户系统联动,通过MES实时监控设备的工艺进度,从MES接收到MCS的预计工艺完成时间的信息,并根据该信息预先调度OHT车辆,理论上可以进一步提高生产效率。此功能很大程度上取决于客户端,因此这是一个应该同时解决的话题。这并不容易实现,但我认为这是一个有意义的主题。

篇章三:新征程,新挑战

1. Q:你为什么选择来到中国?

A:从整个产业的发展来看,中国生产的设备与产品逐渐被全球市场接纳,我相信,这是个巨大的契机,中国有能力推动并引领自动化与智能化的发展,从而使得产量的稳定,最终解决半导体短缺的问题。中国在未来会是全球第一大的半导体市场,会有很多中小型半导体制造商,迫切需要高性能的AMHS,但目前中国的供应商还达不到这个要求。

2. Q:面临白热化的中国市场竞争,是什么原因选择加入尊芯这个团队您将会为尊芯带来什么样的竞争优势?

A:如我前面所说的,这是一个综合的考虑,尊芯是个更专业的平台,我们的团队人员有足够的know-how经验积累,这不是仅仅在甲方使用的角度,而是切实在项目中积累起来的。这帮助我们减少了0-1的试错期,能够迅速进入角色。其次,国内AMHS企业在半导体晶圆厂的项目经验上是非常空白的领域,这是核心领域,我们有能力在这个市场中体现自己的优势价值。尊芯这个平台要做的不仅仅是对头部企业的模仿,目光也不仅是着眼于现在,我们希望是起到一个行业引领作用,站在全球市场的角度将AMHS行业从自动化推进到智能化的发展,这也是我们研发的一个重要战略方向和目标。

3. Q:对于尊芯自身的未来发展,您有什么期待?愿景?

正如我前面一直强调的,最先进的AMHS可以提供定制化的服务。这对在中国,中小型半导体制造商的存在非常重要。通过尊芯这个平台,我们期待,短期内以最快的速度为中国市场客户提供符合需求的,定制化服务,为客户提高生产力,用自动化链接生产。长期展望,以智能化为制造赋能,为世界各地需要半导体产品的人们做出贡献。

后续

他是一位典型的日本绅士,严谨而不失幽默,他的话语中透露出对技术的热情和追求,以及对行业的责任和担当。他的每一个动作、每一句话语都流露出一种从容和淡定,仿佛无论面对怎样的挑战和困难,他都能以平常心应对,保持冷静和理智。在谈到半导体行业的发展和前景时,他的眼中闪烁着坚定的光芒,透露出对来到中国以后得期待,热爱与信心。

半导体行业不仅仅是一个简单的硬件研发使用,更是技术积累和应用过程,是一个不断创新、不断突破、不断超越自我的过程。每一个在这个行业中奋斗的人,都在用自己的智慧和汗水,为行业的进步和发展贡献着力量。

同为身处这个时代的半导体人,我相信这位来自日本的新朋友的到来,将会为整个产业的发展迎来更加广阔的空间和更加美好的前景。