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• 移動操作機(jī)器人在半導(dǎo)體行業(yè)的應(yīng)用（深圳優(yōu)艾智合機(jī)器人科技有限公司 徐青玉）

移動操作機(jī)器人在半導(dǎo)體行業(yè)的應(yīng)用

移動操作機(jī)器人通過集成移動底盤與協(xié)作機(jī)械臂，可實(shí)現(xiàn)智能化和多功能的高度集成，以柔性化、數(shù)字化與智能化賦能半導(dǎo)體行業(yè)。本文結(jié)合移動操作機(jī)器人發(fā)展態(tài)勢，全面介紹其在半導(dǎo)體行業(yè)的應(yīng)用現(xiàn)狀及實(shí)際應(yīng)用案例，并探討移動操作機(jī)器人的進(jìn)一步應(yīng)用價值和發(fā)展空間。

徐青玉

深圳優(yōu)艾智合機(jī)器人科技有限公司

移動操作機(jī)器人發(fā)展態(tài)勢

根據(jù)CMR產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟及新戰(zhàn)略移動機(jī)器人產(chǎn)業(yè)研究所統(tǒng)計(jì)，2024年中國移動機(jī)器人（AGV/AMR）銷售規(guī)模達(dá)221億元，同比增長4.25%，銷量達(dá)到13.9萬臺，同比增長11.2%。其中，移動操作機(jī)器人銷量1560臺，同比增長24.80%，呈現(xiàn)出強(qiáng)勁的增長勢頭與市場潛力。這一數(shù)據(jù)表明，移動操作機(jī)器人正成為工業(yè)自動化領(lǐng)域的新增長點(diǎn)。

相較于傳統(tǒng)協(xié)作機(jī)器人與移動機(jī)器人，移動操作機(jī)器人通過集成移動底盤與協(xié)作機(jī)械臂，實(shí)現(xiàn)了智能化和多功能的高度集成。其具備環(huán)境感知、自主導(dǎo)航、移動操作與人機(jī)協(xié)作等先進(jìn)能力，構(gòu)建起“手足眼腦”一體化的智能系統(tǒng)，可靈活完成搬運(yùn)、抓取和精細(xì)操作等多項(xiàng)任務(wù)。該類機(jī)器人適應(yīng)性強(qiáng)，能夠迅速響應(yīng)生產(chǎn)與物流任務(wù)的變化，廣泛應(yīng)用于智慧工廠、自動化產(chǎn)線、數(shù)據(jù)中心、電力巡檢及智能倉儲等領(lǐng)域，尤其契合半導(dǎo)體行業(yè)對柔性化、數(shù)字化與智能化的迫切需求。

移動操作機(jī)器人在半導(dǎo)體行業(yè)應(yīng)用現(xiàn)狀

1.主要應(yīng)用領(lǐng)域及場景

作為高精尖應(yīng)用領(lǐng)域，半導(dǎo)體制造對生產(chǎn)環(huán)境、工藝精度和設(shè)備性能均具有極為苛刻的要求。以晶圓制造車間常見的物料搬運(yùn)系統(tǒng)為例，目前大型半導(dǎo)體廠內(nèi)物流多依賴天車系統(tǒng)（OHT）。天車系統(tǒng)雖可替代部分人工搬運(yùn)，卻存在明顯局限：天車設(shè)備價格昂貴，對廠房結(jié)構(gòu)和軌道布置要求高，通常僅12英寸晶圓廠有條件全面采用，而8英寸及以下產(chǎn)線則難以承擔(dān)其改造成本；天車系統(tǒng)需在工廠建設(shè)初期進(jìn)行規(guī)劃，已建成廠房不易引入。此外，半導(dǎo)體制造對環(huán)境潔凈度要求極高，車間布局復(fù)雜、空間有限，產(chǎn)線工序繁多且訂單變化頻繁，難以實(shí)現(xiàn)固定流水線作業(yè)。

相比天車系統(tǒng)固定路徑與線性作業(yè)的限制，移動操作機(jī)器人展現(xiàn)出更高的柔性與效率，因其自主移動與精細(xì)操作能力，被廣泛應(yīng)用于晶圓的搬送、傳輸與定位，覆蓋前道與后道工藝中的磨削、拋光、刻蝕、離子注入、沉積及測試封裝等多個環(huán)節(jié)。

2.應(yīng)用優(yōu)勢及價值

移動操作機(jī)器人可通過軟件更新和任務(wù)重配置快速適應(yīng)新需求，并無縫集成至現(xiàn)有產(chǎn)線設(shè)備中，顯著提升生產(chǎn)線的靈活性和響應(yīng)速度。這不僅可緩解人力短缺問題，也能有效杜絕人員進(jìn)入潔凈室的污染（如皮屑、呼吸顆粒物），并降低因人工操作不一致導(dǎo)致的晶圓碎裂風(fēng)險(xiǎn)，成為推進(jìn)半導(dǎo)體物流自動化的重要技術(shù)路徑。

移動操作機(jī)器人具備環(huán)境感知、自主導(dǎo)航、移動操作與人機(jī)協(xié)作等先進(jìn)能力

通過集群化部署，移動操作機(jī)器人可實(shí)現(xiàn)全周期生產(chǎn)數(shù)據(jù)的實(shí)時采集與分析，為整線庫存優(yōu)化提供關(guān)鍵支持。在晶圓制造這類多工序復(fù)雜系統(tǒng)中，生產(chǎn)節(jié)拍平衡與物料調(diào)度高度依賴全流程數(shù)據(jù)，機(jī)器人系統(tǒng)能夠精準(zhǔn)追蹤物料狀態(tài)，顯著降低中間庫存。在半導(dǎo)體行業(yè)中，每釋放1%的庫存都意味著巨額現(xiàn)金流的節(jié)約，這也構(gòu)成了移動操作機(jī)器人的核心應(yīng)用價值之一。

優(yōu)艾智合移動操作機(jī)器人應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)

1.核心產(chǎn)品及解決方案

自主移動機(jī)器人（AMR）可作為移動底盤與協(xié)作機(jī)械臂集成移動操作機(jī)器人。當(dāng)前，優(yōu)艾智合已推進(jìn)至第四代自主移動機(jī)器人系統(tǒng)，硬件朝極致性能與高度集成方向發(fā)展，在降低系統(tǒng)復(fù)雜度的同時提升安全穩(wěn)定性，并基于平臺化能力推出更多細(xì)分場景解決方案。軟件層面，構(gòu)建了“智能工廠、智能制造、智能物流、智能機(jī)器人”深度融合的架構(gòu)體系。AMR調(diào)度系統(tǒng)與MCS、RTD、EAP及MES等系統(tǒng)緊密耦合，實(shí)現(xiàn)庫存一體化管理、動態(tài)任務(wù)分配、高效上下料協(xié)同與生產(chǎn)節(jié)拍預(yù)測，全面增強(qiáng)整廠物料流與信息流的融合效能。

聚焦半導(dǎo)體制造核心場景，優(yōu)艾智合推出三大行業(yè)首創(chuàng)方案：行業(yè)唯一“晶圓巴士”單次可搬運(yùn)20組8英寸或16組12英寸晶圓盒，振動值控制在0.05g以內(nèi)，適配減薄片等特殊工藝；移動底盤、機(jī)械臂與視覺系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)“手腳眼協(xié)同”，替代人工完成機(jī)臺上下料、跨廊橋潔凈環(huán)境移載；適配FOUP、SMIF Pod等多類載具，支持Intra-Bay、Inter-Bay物流需求，輻射高潔凈、強(qiáng)輻射等復(fù)雜環(huán)境。

以AMR為核心，優(yōu)艾智合實(shí)現(xiàn)了移動操作機(jī)器人從原料倉、線邊倉到產(chǎn)線的全流程物料閉環(huán)。采用激光雷達(dá)與視覺融合導(dǎo)航技術(shù)，AMR定位精度達(dá)到±2mm，移動操作機(jī)器人抓取精度為±0.5mm。自研Fleet 5.0系統(tǒng)支持單廠區(qū)超1000臺機(jī)器人協(xié)同調(diào)度，目前已落地500+臺AMR同步運(yùn)行案例，并實(shí)現(xiàn)400萬次物料對接零失誤，可靠適配8英寸或12英寸晶圓制造及先進(jìn)封裝等高精度場景。

優(yōu)艾智合通過深耕移動操作機(jī)器人軟硬件層面算法技術(shù)，打通生產(chǎn)環(huán)節(jié)“數(shù)據(jù)孤島”，可有效彌補(bǔ)生產(chǎn)資料離開WMS和MES后的數(shù)據(jù)丟失問題，讓工廠生產(chǎn)資料的數(shù)據(jù)像血液一樣在身體里面循環(huán)起來，真正實(shí)現(xiàn)工業(yè)生產(chǎn)數(shù)智化，輔助企業(yè)科學(xué)運(yùn)營決策，與天車系統(tǒng)形成高適應(yīng)性和高柔性的半導(dǎo)體工廠整體物流解決方案。

2.典型應(yīng)用案例

（1）某全球某頭部半導(dǎo)體企業(yè)

半導(dǎo)體制造對移動操作機(jī)器人的性能要求極高。在硬件層面，移動操作機(jī)器人需嚴(yán)格滿足潔凈間等級標(biāo)準(zhǔn)，具備多夾具適配能力以覆蓋多種半導(dǎo)體設(shè)備的上下料需求，并擁有高度的單體智能以增強(qiáng)生產(chǎn)柔性，保障良率與產(chǎn)能提升。在系統(tǒng)協(xié)同方面，移動操作機(jī)器人必須符合SEMI標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議，并與MES、WMS等主流生產(chǎn)管理系統(tǒng)深度融合，這對移動操作機(jī)器人軟硬件系統(tǒng)的開放性與兼容性都提出更高要求。

以全球某頭部半導(dǎo)體企業(yè)的8寸FAB廠為例，優(yōu)艾智合結(jié)合客戶業(yè)務(wù)特點(diǎn)及需求，部署了50多臺AMR協(xié)同進(jìn)行在制晶圓的搬運(yùn)工作，覆蓋從光刻到清洗的全流程生產(chǎn)環(huán)節(jié)。SMIF POD在Intra-Bay與Inter-Bay之間高效流轉(zhuǎn)，日均執(zhí)行任務(wù)超過12000次，有力保障了工廠連續(xù)、穩(wěn)定的生產(chǎn)節(jié)拍。

總體來看，該案例凸顯了AMR在OHT+AMR混合方案中的核心價值與實(shí)現(xiàn)難點(diǎn)——尤其體現(xiàn)在大規(guī)模集群調(diào)度上。唯有具備智能化的大規(guī)模調(diào)度能力，移動操作機(jī)器人才能靈活應(yīng)對產(chǎn)線變動與環(huán)境不確定性，實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定、柔性且高效的物料流轉(zhuǎn)。目前，優(yōu)艾智合自研的YOUI Fleet系統(tǒng)已在商業(yè)實(shí)踐中實(shí)現(xiàn)單一集群超200臺機(jī)器人的調(diào)度能力，仿真壓力測試極限更超過1000臺。

OW系列移動操作機(jī)器人

值得一提的是，項(xiàng)目采用的優(yōu)艾智合OW系列移動操作機(jī)器人，歷經(jīng)兩年研發(fā)，可滿足CLASS-1潔凈車間標(biāo)準(zhǔn)，搬運(yùn)振動值控制在0.2g以內(nèi)，優(yōu)于國際SEMI標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的0.5g上限，極大降低了晶圓搬運(yùn)過程中的振動裂片風(fēng)險(xiǎn)，確保了晶圓運(yùn)轉(zhuǎn)的穩(wěn)定與安全。通過集群調(diào)度與多機(jī)協(xié)同，優(yōu)艾智合可實(shí)現(xiàn)大規(guī)模AMR系統(tǒng)的全域柔性控制與高效作業(yè)，為客戶在高端制造場景中提供了可靠智能物流保障。

（2）其他案例經(jīng)驗(yàn)

在實(shí)際應(yīng)用案例中，某半導(dǎo)體企業(yè)面臨員工流動大、人工搬運(yùn)導(dǎo)致晶圓裂片（日均2‰）及污染等痛點(diǎn)。通過引入YOUI Pilot導(dǎo)航、YOUI Fleet調(diào)度和YOUI TMS管理系統(tǒng)，優(yōu)艾智合幫助其實(shí)現(xiàn)晶圓盒在不同機(jī)臺、料架與儲位間的自動轉(zhuǎn)運(yùn)，并打通全流程物質(zhì)與數(shù)據(jù)鏈，實(shí)現(xiàn)物料實(shí)時追溯與可視化管理。

該方案實(shí)施后取得顯著成效，晶圓裂片率從原來的2‰降低到0，直接避免了因晶圓損壞造成的經(jīng)濟(jì)損失；通過自動化搬運(yùn)系統(tǒng)，大大降低對人工的依賴，緩解企業(yè)面臨的用工難題；通過全流程數(shù)據(jù)追溯，實(shí)現(xiàn)物料狀態(tài)的實(shí)時監(jiān)控和管理，提高生產(chǎn)透明度和管控精度；通過優(yōu)化物料流轉(zhuǎn)路徑和節(jié)奏，從而提高整體生產(chǎn)效率，縮短生產(chǎn)周期。

該方案在多輪測試中表現(xiàn)優(yōu)異，獲客戶認(rèn)可并先后四次復(fù)購，累計(jì)部署近百臺機(jī)器人，打造了從晶圓制造到封測的全流程智慧物流系統(tǒng)，有效解決人力短缺與裂片問題。這一成功案例不僅證明了移動操作機(jī)器人在半導(dǎo)體行業(yè)的應(yīng)用價值，也為整個行業(yè)提供了可借鑒的智能化升級路徑。

移動操作機(jī)器人未來發(fā)展趨勢

1.技術(shù)演進(jìn)方向

如今，人工智能、大模型、自動控制、工業(yè)視覺、5G與云平臺等技術(shù)的融合發(fā)展，為移動操作機(jī)器人的研發(fā)與產(chǎn)品化提供了堅(jiān)實(shí)支撐，推動其進(jìn)入交叉融合的快速發(fā)展階段。自動化控制技術(shù)與工業(yè)視覺等智能傳感器的進(jìn)步，顯著提升了機(jī)器人的控制精度與功能多樣性；而“5G+云+AI”的結(jié)合，則通過可靠網(wǎng)絡(luò)、海量算力和應(yīng)用智能的協(xié)同，極大增強(qiáng)移動操作機(jī)器人的綜合能力，使其成為數(shù)字化生產(chǎn)體系中的關(guān)鍵工具。在實(shí)際作業(yè)中，移動操作機(jī)器人常與其他智能設(shè)備協(xié)同工作，涉及多機(jī)調(diào)度與系統(tǒng)集成等復(fù)雜技術(shù)。

具身智能正在引發(fā)新一輪技術(shù)革命，產(chǎn)業(yè)界積極應(yīng)對，并將其視為移動操作機(jī)器人實(shí)現(xiàn)更高智能的核心路徑。市場上逐漸涌現(xiàn)出以“輪式底盤+人形半身”為特征的新型機(jī)器人，標(biāo)志著移動操作機(jī)器人從早期簡單上下料的“底盤+機(jī)械臂”結(jié)構(gòu)，演進(jìn)為更具綜合能力的新形態(tài)。這一轉(zhuǎn)變不僅體現(xiàn)于硬件重構(gòu)，也將推動感知、認(rèn)知與決策層面技術(shù)體系的整體躍升。

優(yōu)艾智合移動操作機(jī)器人應(yīng)用現(xiàn)場

2.應(yīng)用前景展望

未來移動操作機(jī)器人的發(fā)展，預(yù)計(jì)將呈現(xiàn)“雙軌并行”格局：一是以新形態(tài)產(chǎn)品聚焦極端、復(fù)雜場景的技術(shù)突破；二是以傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)產(chǎn)品通過模塊化與性價比優(yōu)化，持續(xù)拓寬應(yīng)用邊界。兩類產(chǎn)品有望在感知與決策層實(shí)現(xiàn)技術(shù)共享，形成“高端引領(lǐng)突破、基礎(chǔ)規(guī)模應(yīng)用”的良性發(fā)展生態(tài)。當(dāng)前移動操作機(jī)器人仍處于定制化應(yīng)用階段，但隨著核心技術(shù)持續(xù)成熟，將逐步實(shí)現(xiàn)向大規(guī)模推廣階段的跨越。

隨著移動操作機(jī)器人能力不斷強(qiáng)化與成本逐步下降，其在半導(dǎo)體制造中的應(yīng)用潛力將進(jìn)一步釋放。半導(dǎo)體行業(yè)對潔凈環(huán)境、操作精度和生產(chǎn)效率均具有極高要求，移動操作機(jī)器人憑借高靈活性、可擴(kuò)展和強(qiáng)協(xié)同的特點(diǎn)，特別適用于品種切換頻繁、產(chǎn)線布局復(fù)雜的制造環(huán)境。

從系統(tǒng)層面看，通過集群部署與云端調(diào)度，移動操作機(jī)器人可實(shí)現(xiàn)全流程物料狀態(tài)跟蹤與實(shí)時數(shù)據(jù)分析，為精益生產(chǎn)和整線庫存優(yōu)化提供支撐。

未來，隨著機(jī)器人技術(shù)與半導(dǎo)體工藝深度融合，移動操作機(jī)器人有望成為支持產(chǎn)線柔性重組、訂單快速響應(yīng)和持續(xù)優(yōu)化生產(chǎn)效率的核心基礎(chǔ)設(shè)施之一。

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編輯、排版：王茜

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