半導體工廠如何提質增效？

在全球缺芯的背景下，半導體成為了當前最熱門的板塊之一。

近日，英偉達市值突破5500億美元，成為業界唯二超過5000億美元市值的半導體公司，而臺積電市值已超過騰訊成為亞洲市值最高公司，迎來高光時刻。

半導體市場的火爆，主要基于全球市場對芯片產能需求的極度渴望。世界半導體貿易統計協會(WSTS)公布的預測報告顯示，因內存需求旺盛，帶動今年全球半導體銷售額大幅上漲，預估將年增19.7%，至5272.23億美元。

WSTS指出，因當前強勁的半導體需求似乎很難找到會呈現急速走弱的因素，因此，預估2022年全球半導體銷售額將年增8.8%，至5734.40億美元，將持續創下歷史新紀錄。

優艾智合半導體事業部負責人黃建龍也表示，芯片作為驅動數字時代進步的核心產物，牽動著許多行業的命脈，已成為新時代下的“石油”，是國家戰略物資，重要性不言而喻。

史無前例的缺芯潮，行業結構性增長的機遇，對于每個身處半導體行業的企業來說都是利好的發展機會。

工業移動機器人與芯片廠商的甜蜜期到來

2019年，美國將華為列入“實體清單”，禁止美企與之合作，第二年，為了繼續絞殺華為，美國修改半導體行業規則，切斷華為芯片來源。

在遭遇美國四輪制裁后，華為供應鏈遇阻，手機銷量斷崖式下跌。這讓大眾第一次廣泛的認識到半導體行業，過去陌生的市場得到了前所未有的關注。

其實早在2013年，科技部863計劃就將第三代半導體產業列為國家戰略發展產業。

“十四五”開局之年，第三代半導體熱度繼續升級，在 “十四五”規劃中，提出要瞄準集成電路等前沿領域，推動碳化硅、氮化鎵等寬禁帶半導體發展。目前，已有超13省“十四五”規劃重點提及第三代半導體。

政策紅利加上缺芯的市場需求，讓芯片工廠的自動化導入意向踴躍，智能制造意愿高漲。

位于深圳的優艾智合是從事半導體生產物流自動化的工業移動機器人企業。近兩年來，隨著芯片上游晶圓、封測等環節的擴產需求爆發，優艾智合在半導體領域的物流自動化業務也隨之大幅增長。

優艾智合半導體事業部負責人黃建龍坦言：“在過往8寸(200mm)晶圓廠以及之前小尺寸晶圓的半導體時代，其自動化程度遠沒有外界想象中的高。車間現場的晶圓盒往往需要大量的操作人員手動去搬運、傳送每個制程機臺間的晶圓盒。

事實上，芯片工廠車間對無塵等級、防靜電、防震動要求嚴格，而傳統的人工作業震動大，易污染，作業不連續，準確率低，同時，生產過程離散，工藝流程復雜，數據不共享，造成信息孤島。

而自動化的機器人方案代替人工是行業內普遍認同的解決方案。黃建龍在接受獵云網采訪中也表示，鑒于從業人員招工難且薪資逐步上漲、技術成熟度逐步提升及半導體行業政策補助等原因，芯片廠采購自動化設備的意愿變高，也更愿意接受智能制造的解決方案。

在黃建龍看來，機器人自動化導入與芯片廠商們的甜蜜期從今年開始正在到來。

軟硬件共建，覆蓋全產業鏈

專注于工業移動機器人研發智造的優艾智合正是在“芯片荒”前夜一腳踏進半導體行業。為了解決芯片廠商們的痛點，賦能其智能化升級，優艾智合選擇用軟硬件結合的整體智能物流解決方案切入。

在硬件方面，優艾智合聚焦半導體制造行業，為晶圓廠、封測廠等打造出了能夠滿足全流程搬運和產線對接操作的各類復合型移動機器人形態，打通不同工藝流程之間的物質流，實現物料在各個車間、機臺的自動轉運或自動上下料，解決人工作業帶來的效率低下和產品良品率低的問題。

在軟件方面，優艾智合基于自身硬件以及客戶場景開發的YOUI Pilot、YOUI Fleet、YOUI TMS三層軟件系統能夠將產線的需求轉化為機器人系統的訂單，進而轉化為機器人的調度和執行指令，深度融合客戶的生產流程及MES、MOM等信息化系統，打通廠內各生產環節的數據流，輔助企業科學生產決策。

這套軟硬件共建的方案，一方面，實現了物流自動化，使整個物料安全穩定地在生產中的各個生產設備之間流轉。另一方面，實現了生產信息化，即系統性整合連接各離散終端機臺或零散的子系統，使生產過程中的物質流與數據流徹底打通，真正實現工廠的智能化升級。

在需求集中爆發的芯片上游晶圓生產中，優艾智合正通過一體化的物流解決方案解決生產痛點。

某全球知名晶圓廠的晶圓無塵車間中，以往由多名工人進行晶圓盒的轉運工作，人工操作過程中的效率及穩定性無法滿足需求擴張下的產能需求，且人員的流動、崗位調換等因素為生產節拍的穩定性帶來不利影響。

該廠一直尋求通過物流自動化以提高生產效率，但由于該廠晶圓盒尺寸特殊，市場上難有合適的移動機器人投入協助自動化生產。優艾智合在了解該廠的特殊需求后，派專業技術團隊與該廠進行多輪溝通，理解客戶訴求，并針對性地打造出一套完整的物流解決方案，解決該廠人工轉運效率低等痛點，助力晶圓產能提升。

優艾智合應用7臺滿足Class 1級別車間環境要求的復合操作機器人進行多機協同配合，執行晶圓盒的自主搬運及上下料，應用軟件系統打通工廠內晶圓流轉過程中的物質流與數據流。在實現晶圓盒的無人化轉運和精準上下料的同時，減小無塵車間污染風險，降低50%人工震動所致晶圓破裂風險，良品率極大提升。機器人作業高度覆蓋0.3-2.5米，提高電子料架利用率66%，整廠實現了2%的效率提升。

目前，優艾智合已布局半導體產業鏈的多個環節，從上游的晶圓制造、芯片封測，以及各種光電器件、傳感器、分立器件的制造，再到下游的SMT、模組加工，以及最后的組裝環節。包括海內外的多家國際知名半導體廠已成功引入了優艾智合解決方案以提升自動化。

“優艾智合的半導體事業部團隊均為有著深厚業內經驗的行業專家，這使得優艾智合能夠更深入理解客戶痛點和訴求，并且能夠根據需求迅速響應。”黃建龍表示。優艾智合也因此能夠在與國際企業同臺競技時獲得明顯優勢。

黃建龍回憶，優艾智合切入半導體行業之初，在參與華東區某知名晶圓廠商競標時，原本在體量和項目經驗上不占優勢，團隊在客戶現場跑了5個月聆聽訴求不斷優化解決方案，最終在效能、傳送等一系列測試中數據位列第一，贏得了客戶的認可，并以此積攢了良好的行業口碑。

物流智能化升級勢在必行

從汽車芯片缺貨開始，到半導體設備乃至二手設備，再到上游的基板材料短缺，全產業鏈缺貨潮“一環接一環”。

連續的“缺芯”正在影響越來越多的行業，一項民意調查顯示，8月份83%的公司受到影響，高于4月份的65%。

國產芯片出現了黃金爆發時期，各大企業紛紛入局半導體，全面加速布局。

盡管多家芯片廠商已經有了提升產能的計劃，芯片建廠風潮也一度狂熱，但受制于技術、人才、工藝流程等復雜的因素，黃建龍判斷，新的產能注入到行業里，至少需要2~3年。

意法半導體首席執行官Chery也表示，全球芯片短缺將持續到 2023 年上半年。AMD首席執行官Lisa Su也預計 AMD 的芯片供應將在今年剩余時間內“吃緊”，但預計在 2022 年會有所緩解。

“而國內想要打造半導體完整閉環的生態鏈，最少需要5年時間，放到全球半導體環境下，至少有10年時間我們都是追趕者的角色。“這對于優艾智合來說，無疑是一個歷史性的機遇，當芯片成為這個新時代的”石油“，成為國家戰略物資，行業智能化轉型勢在必行，移動操作機器人已經成為主流訴求。

加上2020年5G商用元年到來，5G網絡大帶寬eMBB的特性能夠允許移動機器人釋放本地算力，采用云化的計算方式，進而以更低的成本調用更強的AI能力；同時5G低時延URLLC特性可以讓機器人可以被遠程控制，執行各類操作，增強了移動機器人在場景中智能化升級的深度。

未來，優艾智合也將繼續布局全產業鏈客戶群，并逐步發展海外半導體市場。黃建龍在采訪中說：“半導體是一個贏者全拿的市場，優艾智合也將繼續做多做大。“