衆所周知，半導體芯片制造流程非常長，需要用到數十種半導體設備，經過數百道工序才能完成。其中，前道制造環節所涉及的光刻機屬於是高價值的核心設備，也是被衆多網友關注最多的設備。
然而，對於晶圓廠的制造產线來說，光刻機之類的關鍵設備發生故障可能並不是最嚴重的問題。畢竟這部分的制造流程中斷，短時間並不會影響到其後續制造流程。比如前面已經完成了光刻的晶圓，可以繼續進入到刻蝕、清洗、薄膜沉積等後續制造環節。
但是如果晶圓廠的“AMHS系統”發生故障甚至阻塞，則可能將使得全產线陷入癱瘓。
AMHS是一個比較“小衆”的行業，全稱是Automatic Material Handling System，即“自動物料搬運系統”。它不僅承載着晶圓、硅片、光罩等生產材料的自動化運輸任務，還通過精准的物料管理和高效的物流調度，保證Fab廠的生產线持續高效運轉。
目前AMHS系統在半導體晶圓制造環節應用已經非常普及。從8英寸晶圓廠开始，AMHS的AGV（自動導向車）地面方案和“空中走行式無人搬送車”（OHT天車）方案就已經逐步導入，到了12英寸晶圓廠時代，OHT天車方案已經成了標配，成爲了AMHS系統中的核心。隨着先進封裝技術的發展，AMHS也开始逐步進入了封測領域。
作爲半導體從業人員，我者曾進入多家Fab廠中深度學習參觀，對AMHS系統也有了較深的理解。目前該領域目前絕大部分市場仍舊被牢牢握在幾家日本廠商手裏，國產替代仍舊處於起步階段，僅有少數的幾家企業擁有導入先例。
一個月前黎巴嫩BB機爆炸事件，引發了公衆對於國外電子設備安全性的恐慌，讓國產替代再次登上熱搜。很多朋友也曾問過我AMHS的國產替代是否有大量機會，作爲真正和這個行業打過交道的人，我想先說一句：AMHS國產替代，真的沒那么簡單。這個行業，太喫經驗了！
爲什么說AMHS國產替代難
筆者曾參觀某封測廠，了解到其使用的某國產天車廠商提供的天車的4根皮帶全部斷裂。據內部人員闡述，該廠商還曾發生過天車着火的重大事故。除此以外，業內也曾流傳有其他國產天車廠商發生天車冒煙事件。我們一直鼓勵國產替代多加嘗試，突破“卡脖子”、突破海外壟斷的局面，但我還是不禁有所疑問，國產替代真的只能做到“簡單替代”嗎？
△事故現場圖。某封測廠內，某國產天車四根皮帶斷裂。（出於隱私考慮，故對圖片進行了模糊化處理）
要知道，晶圓制造是一個高度復雜且極度精細的過程，包含了從晶圓切片、清洗、光刻、蝕刻、沉積、金屬化到封裝測試的多個關鍵步驟。在這一過程中，AMHS負責將各種生產材料從一個工序精准運輸到下一個工序。據SEMI統計，每一個生產周期中，晶圓要經過數百次的移動，而這些移動幾乎完全依賴AMHS完成。如果AMHS出現故障，晶圓無法被及時運輸到下一工序，整個生產线將停滯。
如果晶圓處於不穩定環境下的時間越長，其良品率就會越低，甚至會導致整批晶圓報廢，給Fab廠帶來不可挽回的損失。假如這次天車履帶斷裂發生在蝕刻或沉積等關鍵工序中，如果晶圓未能按時被轉移，表面的微結構可能受到氧化、污染等影響，直接影響芯片性能。因此，AMHS的穩定運行不僅關乎生產效率，還直接影響到最終產品的質量。
研究機構VLSI的數據表示，在半導體制造的各個階段，AMHS系統的故障每次都可能引發價值百萬美元的損失，而生產中斷帶來的間接損失更是難以估量。尤其是在目前Fab廠追求高稼動率的背景下，哪怕是幾分鐘的AMHS系統中斷，都可能導致晶圓在敏感環境下的時間超標，最終帶來的是整個生產計劃的推翻與大量的重新調度。
上述國產天車履帶斷裂問題便是一個典型的例子，履帶損壞直接導致Fab廠的天車無法正常運行，生產线被迫停產數天，帶來的不僅是時間的浪費，生產效率的大幅降低，還使得客戶對產品質量和穩定性的信心受挫。
從正常的生產節奏來看，晶圓制造的每個流程都有其嚴格的時間要求，AMHS的穩定性決定了這些流程能否有序銜接。比如光刻之後的晶圓必須在特定時間內完成蝕刻，延誤會導致晶圓表面的光刻膠失效。而在封裝測試階段，若AMHS故障，測試結果延遲反饋，出貨時間將大幅推遲。這種生產中斷不僅會影響單批次的生產，還可能使得整個Fab廠的生產計劃被迫重新調整，進而影響到整條供應鏈的正常運轉。
經驗至上的AMHS行業
AMHS的復雜性往往不局限於機械和電子系統的設計上，反而是實際應用與導入經驗，尤其在與Fab廠生產工藝的深度融合能力上，對於生產效率影響更多。也就是說，AMHS廠商不僅需要懂得如何設計一套自動化系統，更重要的是，如何讓這套系統在極端復雜的生產環境中實現長期穩定運行。
如今的AMHS設計中已經引入了大量仿真技術，但這些還遠遠達不到EDA工具在芯片設計中所起到的仿真模擬作用。宏觀視角看，AMHS涉及整個天車的運行邏輯、軌道設計以及物料調度。而在微觀層面，從天車的電纜布线、分立器件的排布到電機和傳感器的選型，任何一個環節的設計缺陷都可能導致系統的不穩定運行。
△AMHS流程模擬圖
相信這次國產天車履帶斷裂事件能爲AMHS國產替代提供重要教訓，因爲這一問題並非技術層面的創新不足，而是經驗不足導致設計中的瑕疵沒有被及時發現並解決。沒有足夠實際運行經驗的廠商，即使擁有最先進的技術，在遇到復雜且高強度的生產環境時也可能出現各種意想不到的問題，而這些問題往往會在實際生產中以更大的代價暴露出來。
國產替代還要走多久？
近年來，國內半導體行業大力推動AMHS的國產替代，力爭減少對外部供應鏈的依賴。然而，國產替代並不是簡單的技術復制和模仿，它是一個長期的技術積累和經驗沉澱的過程。雖然國內一些廠商在技術研發上取得了顯著進展，但與日本村田機械和日本大福等國際領先企業相比，仍存在較明顯的經驗差距。
第三方機構的數據顯示，目前在半導體領域，全球AMHS市場規模在20億美金左右，主要被日本村田機械和日本大福所壟斷，市佔率達95%以上。
根據IC Insight報告分析，全球頂尖的AMHS供應商在Fab廠中已積累了數十年的實战經驗，不僅對各類復雜生產流程了如指掌，還能迅速應對生產中出現的突發情況。這種經驗是國內很多新興企業所缺乏的。
因此，在推動國產替代的過程中，我們不能一味追求低成本或短期效益，必須優先選擇那些在國內外擁有大量經驗的企業，確保國產AMHS系統在實際應用中的穩定性和可靠性。
總而言之，AMHS國產替代的道路還需腳踏實地推進，經驗的積累遠比技術突破更加重要。也只有那些擁有深厚經驗、能與國際標准對標的企業，才能在這場國產替代的浪潮中立足，真正引領行業前進。
作者：鹿工 編輯：芯智訊-浪客劍
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標題：低級事故不斷，AMHS國產替代“道阻且長”！
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