2022年，臺(tái)積電成功量產(chǎn)3納米（N3）制程技術(shù)，2025年，半導(dǎo)體制造正邁向2nm甚至更精密的工藝節(jié)點(diǎn)。半導(dǎo)體制造作為現(xiàn)代工業(yè)的“皇冠明珠”，其生產(chǎn)環(huán)境與工藝標(biāo)準(zhǔn)近乎苛刻。在晶圓加工、封裝測(cè)試等核心環(huán)節(jié)中，AMR機(jī)臺(tái)上下料的精度直接關(guān)系到產(chǎn)品良率與產(chǎn)線效率。
與此同時(shí)，半導(dǎo)體制造對(duì)生產(chǎn)環(huán)境的潔凈度與穩(wěn)定性要求極高。無(wú)塵車(chē)間內(nèi)，人員頻繁進(jìn)出與移動(dòng)可能引入微粒污染，人工操作具有一定的局限性。此外，傳統(tǒng)自動(dòng)化方案的集成復(fù)雜度居高不下。多品牌機(jī)械手、AMR和視覺(jué)系統(tǒng)等不同設(shè)備的軟硬件協(xié)同困難重重，往往需要數(shù)名工程師耗費(fèi)數(shù)周時(shí)間調(diào)試，且后續(xù)產(chǎn)線擴(kuò)展時(shí)仍需重復(fù)投入大量人力。
這些痛點(diǎn)交織之下，半導(dǎo)體行業(yè)的自動(dòng)化轉(zhuǎn)型陷入兩難：既要突破精度與集成的技術(shù)瓶頸，又需在效率、成本與安全性之間找到平衡。而這一矛盾的解決，正成為推動(dòng)行業(yè)邁向下一代智能制造的關(guān)鍵突破口。
半導(dǎo)體制造的
自動(dòng)化與智能化轉(zhuǎn)型
半導(dǎo)體行業(yè)對(duì)自動(dòng)化設(shè)備的嚴(yán)苛要求，本質(zhì)上是一場(chǎng)對(duì)機(jī)器人“穩(wěn)定性、易用性、可持續(xù)性”的挑戰(zhàn)。復(fù)合機(jī)器人（協(xié)作機(jī)械臂+移動(dòng)平臺(tái)）的應(yīng)用場(chǎng)景，特別是半導(dǎo)體行業(yè)，對(duì)機(jī)械臂提出了更加的嚴(yán)苛要求。這些要求既源于動(dòng)態(tài)作業(yè)環(huán)境的復(fù)雜性，也受限于行業(yè)對(duì)精度、效率與成本的極致追求。
動(dòng)態(tài)補(bǔ)償打造高精度AMR
半導(dǎo)體行業(yè)對(duì)精度與穩(wěn)定性的極致追求，倒逼自動(dòng)化技術(shù)不斷突破物理與算法的邊界。面對(duì)傳統(tǒng)AMR定位精度不足的桎梏，達(dá)明機(jī)器人自研的一種創(chuàng)新動(dòng)態(tài)視覺(jué)補(bǔ)償技術(shù)——TM LandMark正成為行業(yè)焦點(diǎn)。
在下面這個(gè)半導(dǎo)體車(chē)間里，搭載機(jī)械臂的AMR穿梭于密集的機(jī)臺(tái)之間，一臺(tái)AMR載著機(jī)械臂緩緩?fù)？繖C(jī)臺(tái)，機(jī)械臂內(nèi)置視覺(jué)如同“電子眼”般精準(zhǔn)捕捉動(dòng)態(tài)坐標(biāo)，機(jī)械手以近乎“零誤差”的姿態(tài)完成晶圓抓取。
這一場(chǎng)景背后，正是達(dá)明機(jī)器人TM LandMark專(zhuān)利技術(shù)的核心價(jià)值。
傳統(tǒng)工業(yè)機(jī)器人依賴(lài)預(yù)設(shè)的固定坐標(biāo)系，一旦設(shè)備位置或姿態(tài)發(fā)生變化（如AMR?？科?、機(jī)臺(tái)震動(dòng)），機(jī)械臂便可能因“空間認(rèn)知錯(cuò)位”導(dǎo)致抓取失敗。而LandMark的創(chuàng)新在于將物理標(biāo)簽轉(zhuǎn)化為空間錨點(diǎn)：當(dāng) TM Robot拍攝 Landmark 后，可一次獲得 6 個(gè)自由度的定位信息，包括 X、Y、Z、RX、RY、RZ，并依此建立坐標(biāo)系。當(dāng)機(jī)器人與 Landmark 間的相對(duì)關(guān)系發(fā)生變動(dòng)時(shí)，只需讓機(jī)器人再次拍攝Landmark，就可以重新獲得原本的 6 自由度信息，以此實(shí)現(xiàn)對(duì)高度，傾斜度，角度的誤差補(bǔ)償。
除此之外，擁有Landmark的相機(jī)支持自動(dòng)變焦視覺(jué)技術(shù)，通過(guò)動(dòng)態(tài)調(diào)整焦距與視野范圍，可適應(yīng)不同距離、角度的作業(yè)需求，以適應(yīng)半導(dǎo)體復(fù)雜多變的車(chē)間環(huán)境，應(yīng)對(duì)光照強(qiáng)度波動(dòng)、機(jī)臺(tái)位置微調(diào)、料架臨時(shí)偏移等現(xiàn)實(shí)挑戰(zhàn)。
復(fù)合機(jī)器人一體化集成方案
精度突破僅是自動(dòng)化升級(jí)的第一步，技術(shù)升級(jí)之外，半導(dǎo)體企業(yè)更看重方案的落地效率與可復(fù)制性。
傳統(tǒng)自動(dòng)化改造的痛點(diǎn)，往往不在于單項(xiàng)技術(shù)的高度，而在于多系統(tǒng)協(xié)同的復(fù)雜性。一般來(lái)講，整合機(jī)械臂、AMR和視覺(jué)系統(tǒng)需協(xié)調(diào)多家供應(yīng)商，導(dǎo)致軟硬件協(xié)同困難、調(diào)試周期漫長(zhǎng)。而達(dá)明機(jī)器人將機(jī)械手、AMR導(dǎo)航模塊、2D/3D視覺(jué)系統(tǒng)及調(diào)度平臺(tái)深度整合，其軟硬件采用統(tǒng)一通信協(xié)議與標(biāo)準(zhǔn)化接口，大幅降低了多系統(tǒng)協(xié)同的復(fù)雜度。
如何快速?gòu)?fù)制產(chǎn)線到規(guī)模化部署
半導(dǎo)體企業(yè)在多設(shè)備規(guī)?；渴鹬忻媾R兩大核心挑戰(zhàn)：調(diào)試效率與穩(wěn)定性驗(yàn)證。傳統(tǒng)方案中，車(chē)間需部署多臺(tái)設(shè)備時(shí)，每新增一臺(tái)均需人工逐點(diǎn)校準(zhǔn)機(jī)械臂軌跡、補(bǔ)償硬件差異，單臺(tái)調(diào)試耗時(shí)長(zhǎng)嚴(yán)重拖慢產(chǎn)線擴(kuò)展節(jié)奏；而設(shè)備間微小的機(jī)械公差更可能導(dǎo)致調(diào)試參數(shù)失效，迫使客戶反復(fù)投入人力維護(hù)一致性。
而達(dá)明機(jī)器人通過(guò)Landmark輔助調(diào)試，新增產(chǎn)線部署時(shí)可繼承主系統(tǒng)的參數(shù)與邏輯，第二臺(tái)設(shè)備的調(diào)試時(shí)間進(jìn)一步壓縮90%，真正實(shí)現(xiàn)了“即裝即用”，節(jié)省很多人力調(diào)試費(fèi)用。
達(dá)明的機(jī)械臂與視覺(jué)系統(tǒng)，包括相機(jī)參數(shù)、手眼參數(shù)、手臂運(yùn)動(dòng)學(xué)參數(shù)都會(huì)在出廠前完成校正，使任務(wù)文件可以輕易地復(fù)制到多臺(tái)手臂。
目前市場(chǎng)上大多數(shù)復(fù)合機(jī)器人都是后加裝的視覺(jué)，需要針對(duì)每臺(tái)手臂進(jìn)行調(diào)校，難以快速?gòu)?fù)制。而達(dá)明機(jī)器人以首臺(tái)機(jī)器人作為基準(zhǔn)，后面的機(jī)器人通過(guò)獨(dú)有的視覺(jué)校正技術(shù)，可快速和前臺(tái)機(jī)器人進(jìn)行一致性的機(jī)器誤差補(bǔ)償。
半導(dǎo)體自動(dòng)化設(shè)備
的“全優(yōu)答卷”
在半導(dǎo)體制造的嚴(yán)苛環(huán)境中，自動(dòng)化設(shè)備的技術(shù)競(jìng)爭(zhēng)力往往源于多維度能力的深度整合。除了上述提到的精度與效率外，復(fù)合機(jī)器人要提高競(jìng)爭(zhēng)力還需具備以下幾點(diǎn)“軟實(shí)力”。
半導(dǎo)體行業(yè)的“通行證”
首先半導(dǎo)體設(shè)備是一個(gè)系統(tǒng)工程，非常復(fù)雜，涉及到各種環(huán)境、裝置、電氣、控制、儀表等方面，為了確保設(shè)備使用、操作的安全及達(dá)標(biāo)，國(guó)際半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)協(xié)會(huì)(SEMI)針對(duì)進(jìn)入半導(dǎo)體工廠中設(shè)備的相關(guān)認(rèn)證評(píng)價(jià)發(fā)布實(shí)施了一系列的SEMI標(biāo)準(zhǔn)，其中SEMI S2是關(guān)于設(shè)備安全、環(huán)境、健康的總體標(biāo)準(zhǔn)是每臺(tái)設(shè)備進(jìn)入下游制造公司所必備的一個(gè)認(rèn)證資質(zhì)。例如協(xié)作機(jī)器人領(lǐng)域的達(dá)明機(jī)器人，正是通過(guò)獲得SEMI S2認(rèn)證，印證了其設(shè)備在半導(dǎo)體生產(chǎn)環(huán)境中的安全合規(guī)性。
SEMI S2對(duì)于半導(dǎo)體設(shè)備制造商來(lái)說(shuō)具有重要意義，它不僅能夠確保設(shè)備的安全性和合規(guī)性，還能提升制造商的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力并促進(jìn)國(guó)際貿(mào)易。
半導(dǎo)體設(shè)備節(jié)能應(yīng)對(duì)能源挑戰(zhàn)
半導(dǎo)體制造業(yè)正面臨嚴(yán)峻的能源與環(huán)境挑戰(zhàn)。隨著人工智能和數(shù)據(jù)中心對(duì)尖端芯片需求的激增，制造過(guò)程需要龐大電力支撐，韓國(guó)三星電子在2021年6座芯片廠的能耗已占全國(guó)總量3%，節(jié)能減排也成為半導(dǎo)體制造過(guò)程中的重要關(guān)注點(diǎn)。
傳統(tǒng)復(fù)合機(jī)器人因多系統(tǒng)獨(dú)立供電（如機(jī)械臂、AMR、視覺(jué)模塊分別接入交流電），整體功耗普遍超過(guò)300W。而達(dá)明機(jī)器人采用22-60V寬電壓直流直驅(qū)設(shè)計(jì)，無(wú)需額外變壓模塊即可適配車(chē)間標(biāo)準(zhǔn)直流電源，實(shí)現(xiàn)“對(duì)插即用”，其整機(jī)功耗控制在200-300W區(qū)間。
復(fù)合機(jī)器人的長(zhǎng)期主義
在半導(dǎo)體行業(yè)，設(shè)備可靠性需以“十年”為刻度衡量。例如達(dá)明機(jī)器人有超3000臺(tái)復(fù)合機(jī)器人在生產(chǎn)中投入使用，運(yùn)行穩(wěn)定均有數(shù)據(jù)支撐。對(duì)于終端用戶，高可靠的穩(wěn)定性可使達(dá)明機(jī)器人免保養(yǎng)，節(jié)省人力成本，真正做到即買(mǎi)即用。
半導(dǎo)體自動(dòng)化的真正突破，從不是某項(xiàng)參數(shù)的孤立優(yōu)化，而是合規(guī)性-精度-效率-穩(wěn)定性的鏈?zhǔn)椒磻?yīng)。當(dāng)設(shè)備既能通過(guò)Semi S2認(rèn)證，又能以視覺(jué)與算法的“軟硬協(xié)同”突破物理精度極限，同時(shí)以低功耗設(shè)計(jì)支撐綠色擴(kuò)產(chǎn)，行業(yè)的智能化轉(zhuǎn)型才真正擁有了可落地的方案。
結(jié)語(yǔ)
半導(dǎo)體行業(yè)的增長(zhǎng)正面臨多重驅(qū)動(dòng)力，AI、高性能計(jì)算等新興領(lǐng)域?qū)π酒阅艿男枨笾笖?shù)級(jí)提升，自動(dòng)化技術(shù)的進(jìn)化路徑將深刻影響半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)格局，而高精度、可復(fù)制性、柔性化成為破局的關(guān)鍵詞。
未來(lái)，半導(dǎo)體制造自動(dòng)化技術(shù)的價(jià)值將沿著兩條軸線深化：縱向持續(xù)突破精度，橫向強(qiáng)化生態(tài)兼容性，通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)化接口與低代碼平臺(tái)，讓不同工藝節(jié)點(diǎn)與產(chǎn)線架構(gòu)快速適配。在這一進(jìn)程中，自動(dòng)化不再是“工具”，而是成為半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)打破“成本-性能-產(chǎn)能”不可能三角的核心杠桿。
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