众所周知，半导体芯片制造流程非常长，需要用到数十种半导体设备，经过数百道工序才能完成。其中，前道制造环节所涉及的光刻机属于是高价值的核心设备，也是被众多网友关注最多的设备。
然而，对于晶圆厂的制造产线来说，光刻机之类的关键设备发生故障可能并不是最严重的问题。毕竟这部分的制造流程中断，短时间并不会影响到其后续制造流程。比如前面已经完成了光刻的晶圆，可以继续进入到刻蚀、清洗、薄膜沉积等后续制造环节。
但是如果晶圆厂的“AMHS系统”发生故障甚至阻塞，则可能将使得全产线陷入瘫痪。
AMHS是一个比较“小众”的行业，全称是Automatic Material Handling System，即“自动物料搬运系统”。它不仅承载着晶圆、硅片、光罩等生产材料的自动化运输任务，还通过精准的物料管理和高效的物流调度，保证Fab厂的生产线持续高效运转。
△晶圆厂天车运作示意图，与文章所指事故无关
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（自动导向车）地面方案和“空中走行式无人搬送车”（OHT天车）方案就已经逐步导入，到了12英寸晶圆厂时代，OHT天车方案已经成了标配，成为了AMHS系统中的核心。随着先进封装技术的发展，AMHS也开始逐步进入了封测领域。
作为半导体从业人员，我者曾进入多家Fab厂中深度学习参观，对AMHS系统也有了较深的理解。目前该领域目前绝大部分市场仍旧被牢牢握在几家日本厂商手里，国产替代仍旧处于起步阶段，仅有少数的几家企业拥有导入先例。
一个月前黎巴嫩BB机爆炸事件，引发了公众对于国外电子设备安全性的恐慌，让国产替代再次登上热搜。很多朋友也曾问过我AMHS的国产替代是否有大量机会，作为真正和这个行业打过交道的人，我想先说一句：AMHS国产替代，真的没那么简单。这个行业，太吃经验了！
为什么说AMHS国产替代难
笔者曾参观某封测厂，了解到其使用的某国产天车厂商提供的天车的4根皮带全部断裂。据内部人员阐述，该厂商还曾发生过天车着火的重大事故。除此以外，业内也曾流传有其他国产天车厂商发生天车冒烟事件。我们一直鼓励国产替代多加尝试，突破“卡脖子”、突破海外垄断的局面，但我还是不禁有所疑问，国产替代真的只能做到“简单替代”吗？
△事故现场图。某封测厂内，某国产天车四根皮带断裂。（出于隐私考虑，故对图片进行了模糊化处理）
要知道，晶圆制造是一个高度复杂且极度精细的过程，包含了从晶圆切片、清洗、光刻、蚀刻、沉积、金属化到封装测试的多个关键步骤。在这一过程中，AMHS负责将各种生产材料从一个工序精准运输到下一个工序。据SEMI统计，每一个生产周期中，晶圆要经过数百次的移动，而这些移动几乎完全依赖AMHS完成。如果AMHS出现故障，晶圆无法被及时运输到下一工序，整个生产线将停滞。
如果晶圆处于不稳定环境下的时间越长，其良品率就会越低，甚至会导致整批晶圆报废，给Fab厂带来不可挽回的损失。假如这次天车履带断裂发生在蚀刻或沉积等关键工序中，如果晶圆未能按时被转移，表面的微结构可能受到氧化、污染等影响，直接影响芯片性能。因此，AMHS的稳定运行不仅关乎生产效率，还直接影响到最终产品的质量。
研究机构VLSI的数据表示，在半导体制造的各个阶段，AMHS系统的故障每次都可能引发价值百万美元的损失，而生产中断带来的间接损失更是难以估量。尤其是在目前Fab厂追求高稼动率的背景下，哪怕是几分钟的AMHS系统中断，都可能导致晶圆在敏感环境下的时间超标，最终带来的是整个生产计划的推翻与大量的重新调度。
上述国产天车履带断裂问题便是一个典型的例子，履带损坏直接导致Fab厂的天车无法正常运行，生产线被迫停产数天，带来的不仅是时间的浪费，生产效率的大幅降低，还使得客户对产品质量和稳定性的信心受挫。
从正常的生产节奏来看，晶圆制造的每个流程都有其严格的时间要求，AMHS的稳定性决定了这些流程能否有序衔接。比如光刻之后的晶圆必须在特定时间内完成蚀刻，延误会导致晶圆表面的光刻胶失效。而在封装测试阶段，若AMHS故障，测试结果延迟反馈，出货时间将大幅推迟。这种生产中断不仅会影响单批次的生产，还可能使得整个Fab厂的生产计划被迫重新调整，进而影响到整条供应链的正常运转。
经验至上的AMHS行业
AMHS的复杂性往往不局限于机械和电子系统的设计上，反而是实际应用与导入经验，尤其在与Fab厂生产工艺的深度融合能力上，对于生产效率影响更多。也就是说，AMHS厂商不仅需要懂得如何设计一套自动化系统，更重要的是，如何让这套系统在极端复杂的生产环境中实现长期稳定运行。
如今的AMHS设计中已经引入了大量仿真技术，但这些还远远达不到EDA工具在芯片设计中所起到的仿真模拟作用。宏观视角看，AMHS涉及整个天车的运行逻辑、轨道设计以及物料调度。而在微观层面，从天车的电缆布线、分立器件的排布到电机和传感器的选型，任何一个环节的设计缺陷都可能导致系统的不稳定运行。
△AMHS流程模拟图
相信这次国产天车履带断裂事件能为AMHS国产替代提供重要教训，因为这一问题并非技术层面的创新不足，而是经验不足导致设计中的瑕疵没有被及时发现并解决。没有足够实际运行经验的厂商，即使拥有最先进的技术，在遇到复杂且高强度的生产环境时也可能出现各种意想不到的问题，而这些问题往往会在实际生产中以更大的代价暴露出来。
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