AMHS國產(chǎn)化滲透，彌費科技貢獻90%

芯片制造，良率和效率是關(guān)鍵。自動物料搬運系統(tǒng)AMHS（Automated Material Handling System）就是在該需求中應(yīng)運而生的。

AMHS已成為12英寸晶圓廠標配

在晶圓廠中，AMHS負責(zé)整個晶圓生產(chǎn)過程中的物料自動搬送工作，通常包含傳送設(shè)備、存儲設(shè)備以及調(diào)度系統(tǒng)。從具體方案的角度來看，當(dāng)前晶圓廠主要在用的AMHS方案有三種：空中行走式無人搬送車（OHT天車）、潔凈存儲系統(tǒng)（STK）方案和移動機器人（AGV）地面方案。

事實上，在早期的晶圓廠，工程師們都是采用人工搬運或半自動化的方式來進行物料的統(tǒng)籌，但到了8英寸時代，晶圓廠開始逐步導(dǎo)入AMHS的AGV地面方案和OHT天車方案。今天，在12英寸晶圓廠，AMHS天車方案已經(jīng)成為行業(yè)標配。

為何12英寸比8英寸更需要AMHS？這是因為晶圓尺寸越大，相應(yīng)晶圓廠的建造面積會隨之?dāng)U大，對于12寸Fab來說，單個存滿wafer的FOUP重量已達8-15公斤，體積為8寸晶圓盒的2倍，通過人工搬送已經(jīng)不能彌補物料傳送環(huán)節(jié)的不流暢和穩(wěn)定性問題，因此全自動化在當(dāng)今的晶圓廠是必需品。

圖 | 彌費科技創(chuàng)始人兼CEO繆峰正在介紹AMHS產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀，與非網(wǎng)攝制

根據(jù)彌費科技創(chuàng)始人兼CEO繆峰的介紹，一般一座12寸40nm 40000片月產(chǎn)能的晶圓廠通常包含約200臺天車構(gòu)成的天車傳送系統(tǒng)、約25-30臺大型存儲設(shè)備和10000臺以上的空中緩存單元，以及其他各種形式的傳輸、存儲 、凈化設(shè)備。

據(jù)悉，在臺積電的工廠里，就有1800臺全球最先進的天車在運轉(zhuǎn)。

AMHS市場穩(wěn)定增長，多年來一直被村田和大福壟斷

如今，AMHS可實現(xiàn)半導(dǎo)體晶圓廠生產(chǎn)線間物料的無塵自動搬運，減少搬運過程的振動，滿足半導(dǎo)體的精密化生產(chǎn)需求，提升半導(dǎo)體的生產(chǎn)效率，已經(jīng)成為晶圓廠的必備核心裝備。

放眼半導(dǎo)體前道制造，我們來看一下AMHS在其中的占比情況。根據(jù)Gartner 2021年的數(shù)據(jù)顯示，生產(chǎn)自動化與控制類設(shè)備在晶圓前端設(shè)備占比為4.1%，而AMHS占此類近7成，即AMHS在整個半導(dǎo)體前道設(shè)備市場中占比約3%。

圖 | AMHS系統(tǒng)運行展示，圖源：彌費科技公眾號

聚焦于AMHS市場，根據(jù)市場側(cè)統(tǒng)計，目前在半導(dǎo)體領(lǐng)域，全球AMHS市場規(guī)模在36億美金 (~265億人民幣) 左右，年復(fù)增長率為16%左右，多年來全球市場基本被日本村田機械和日本大福所壟斷，市占率達95%以上。

面向中國市場，12英寸晶圓廠成為半導(dǎo)體轉(zhuǎn)型升級的熱點，根據(jù)12英寸晶圓廠采購一套完整的AMHS系統(tǒng)(包括軟件+硬件)約占晶圓廠設(shè)備投資總額的3%，可以預(yù)計，未來4年內(nèi)，國內(nèi)晶圓廠AMHS系統(tǒng)平均的市場需求約為52億元/年。

除了12英寸增量市場外，還有8英寸存量市場的更新迭代，當(dāng)前8英寸晶圓廠急需自動化系統(tǒng)升級以提升效率。根據(jù)2022-2025年大陸地區(qū)已公布的晶圖廠投資擴產(chǎn)計劃，4年間晶圓廠(8英寸和12英寸)的平均設(shè)備投入資金約為1732億/年。

AMHS國產(chǎn)化率5%，彌費科技貢獻90%

半導(dǎo)體芯片制造流程復(fù)雜，生產(chǎn)工序達上千道，晶圓制作過程技術(shù)要求較高，因此AMHS是一套復(fù)雜的自動化搬運系統(tǒng)。同時AMHS在整個前道制造設(shè)備投入上的占比又沒那么大，所以晶圓廠在選擇AMHS系統(tǒng)供應(yīng)商時異常謹慎，大大抬高了國產(chǎn)廠商的進入壁壘，這也是為什么這么多年來一直被日本村田機械和日本大福所壟斷的原因所在。

但受到國際上逆全球化大環(huán)境的影響，中國亟需建立完整的半導(dǎo)體供應(yīng)鏈體系，實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)自給自足，為此近年來國內(nèi)廠商也開始逐步突破，導(dǎo)入晶圓制造環(huán)節(jié)，通過demo、小規(guī)模試驗，不斷積累場景經(jīng)驗，包括彌費科技、新施諾、成川科技、尊芯智能、芯奕華、華芯裝備、芯運智能、派迅智能等。

當(dāng)前，AMHS的國產(chǎn)化率在5%左右。值得一提的是，在這批AMHS國產(chǎn)化大軍中，我們看到彌費科技的國產(chǎn)替代市占率超過了90%，已經(jīng)累計服務(wù)超過30家晶圓廠，并已成功打入全球前五大晶圓廠中的4家，成為中國半導(dǎo)體晶圓廠AMHS細分賽道的領(lǐng)跑者。

AMHS方案國產(chǎn)化，正在帶動整個供應(yīng)鏈國產(chǎn)化

縱觀彌費科技的成長，2014年成立之初還是一家聚焦技術(shù)服務(wù)的公司，真正啟動AMHS研發(fā)是2018年才開始的，當(dāng)時在蘇州工業(yè)園區(qū)的倉庫中劃分了一個區(qū)域拿出來做移動機器人的研發(fā)，后來又開始做凈化設(shè)備、存儲設(shè)備，在不斷交付新品的過程中茁壯成長。

圖 | 彌費科技臨港生產(chǎn)基地暨全球研發(fā)中心啟用儀式及媒體開放日現(xiàn)場，與非網(wǎng)攝制

繆峰在彌費科技臨港生產(chǎn)基地暨全球研發(fā)中心啟用儀式及媒體開放日上表示：“彌費科技的每一款產(chǎn)品，從研發(fā)到真正量產(chǎn)大概需要3年的時間，所以過去我們以平均每年4款新品的速度推向市場，累計至今已經(jīng)交付給客戶三十幾款半導(dǎo)體設(shè)備，這體現(xiàn)了我們的市場競爭力。今天，全新的臨港生產(chǎn)基地暨全球研發(fā)中心的啟用，占地約8000㎡，并構(gòu)建了以天車為核心的潔凈室AMHS整體解決方案2000㎡標準化示范線，這標志著彌費科技邁向了一個嶄新的階段?！?/p>

這里要強調(diào)一點，從仿真到驗證，在到最后的實施交付，彌費科技采取的是正向研發(fā)的思路，而非逆向工程。

對此，彌費科技CTO李宏偉博士表示：“彌費科技的目標是，到2026年能夠成為半導(dǎo)體領(lǐng)域全球前三的AMHS系統(tǒng)及供應(yīng)商。當(dāng)前我們已經(jīng)推出了以天車核心傳輸設(shè)備、協(xié)作式機器人、晶圓存儲設(shè)備、光罩存儲設(shè)備、緩沖存儲設(shè)備、上下料口凈化設(shè)備等三十余種AMHS設(shè)備和軟件調(diào)度系統(tǒng)為代表的產(chǎn)品，并已完成了從AMHS產(chǎn)品供應(yīng)商向AMHS系統(tǒng)級供應(yīng)商的演進。我們的研發(fā)體系采取的是四代戰(zhàn)略，即研發(fā)一代、儲備一代、開發(fā)一代、部署一代，來滿足高速發(fā)展的行業(yè)需求。”

面對與國際兩大廠商的差距，李宏偉坦誠地說：“首先，他們積累了豐富的實戰(zhàn)經(jīng)驗，因此在數(shù)據(jù)量和算法魯棒性方面具備優(yōu)勢；其次，這兩家廠商的產(chǎn)品平均搬運效率較高，國內(nèi)廠商仍需努力迎頭趕上?！?/p>

筆者注意到，就在2023年三季度，彌費科技的AMHS系統(tǒng)級解決方案已經(jīng)通過驗證并順利交付芯粵能半導(dǎo)體。在2023北京微電子國際研討會暨IC WORLD大會上，繆峰曾透露：“2023年第四季度，彌費科技將進一步實現(xiàn)8英寸和12英寸半導(dǎo)體晶圓廠AMHS的整廠量產(chǎn)交付，這意味著海外寡頭在過去20～30年對半導(dǎo)體AMHS這一細分賽道上壟斷局面將被徹底打破。”

除了AMHS產(chǎn)業(yè)本身的演進外，我們還看到，這些系統(tǒng)級方案國產(chǎn)化的同時，也在帶動整個供應(yīng)鏈實現(xiàn)國產(chǎn)化，包括主控、非接觸式供電系統(tǒng)、通信網(wǎng)絡(luò)等。

寫在最后

面向未來，在彌費科技的眼中，晶圓廠的下一個創(chuàng)新點是工廠的全面數(shù)字化，實現(xiàn)工藝的可預(yù)測、可監(jiān)控、可優(yōu)化和可調(diào)整。而在這浪潮之中，彌費科技作為國產(chǎn)力量在不斷深耕本土市場的同時，也將加大出海計劃的布局和投入，包括在馬來西亞新建一個組裝廠，來滿足東南亞片區(qū)客戶的需求。