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1　背景

數(shù)字化和微電子正成為生活領(lǐng)域的重要組成部分，并導(dǎo)致半導(dǎo)體行業(yè)在幾年內(nèi)就成為了全球經(jīng)濟(jì)的驅(qū)動(dòng)力。然而，在行業(yè)飛速發(fā)展的同時(shí)，制造商卻面臨著難以滿足客戶要求日益嚴(yán)格的挑戰(zhàn)。

半導(dǎo)體生產(chǎn)是一種高度復(fù)雜的工藝，涉及數(shù)百個(gè)工序。由于尺寸特殊且非常精密，幾乎無法手動(dòng)生產(chǎn)集成電路。此外，生產(chǎn)對(duì)純度、潔凈度和功能性提出了嚴(yán)格要求。因此，半導(dǎo)體工廠需要高度自動(dòng)化、智能互聯(lián)、模塊化且靈活的生產(chǎn)理念。

一家全球領(lǐng)先的中國(guó)半導(dǎo)體廠商在晶圓封裝測(cè)試過程中遇到了難題。這些敏感元器件必須在下一工序之前儲(chǔ)存在物料貨架上。該工序之前都依靠人工搬運(yùn)在制品，并通過紙質(zhì)料單進(jìn)行記錄。這不僅耗時(shí)，而且易出錯(cuò)，只能跟蹤很小一部分物料流。該工廠急需可靠且高效的自動(dòng)化解決方案。

為解決這一問題，客戶在倉(cāng)儲(chǔ)管理上使用了RFID技術(shù)來實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確無誤且透明的生產(chǎn)。RFID載碼體儲(chǔ)存物料信息，貨架頂部的讀寫頭識(shí)別RFID載碼體來監(jiān)測(cè)拾放物料期間晶圓的儲(chǔ)存位置。因此，必要時(shí)可立即找到所有儲(chǔ)存的晶圓。

圖1 機(jī)器人確保可靠拾取和放置貨架上的晶圓

2　基于機(jī)器人的RFID解決方案

特制的高性能搬運(yùn)機(jī)器人在將未處理晶圓自動(dòng)化加工成集成電路的過程中發(fā)揮了重要作用。這些自動(dòng)導(dǎo)引車（AGV）帶有集成的機(jī)械手臂，可以自動(dòng)導(dǎo)航并保證可靠處理不同工藝車間的元器件。在與一家中國(guó)機(jī)器人公司的合作過程中，圖爾克開發(fā)了一套完整的RFID解決方案，可使用AGV進(jìn)行物料運(yùn)輸。該解決方案可顯著減少晶圓的供應(yīng)時(shí)間，并充分減少該工序的工作量。倉(cāng)儲(chǔ)管理系統(tǒng)將RFID的信息與生產(chǎn)控制系統(tǒng)（MES）的信息關(guān)聯(lián)在一起，可實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)所有晶圓。

3　BL ident RFID解決方案贏得認(rèn)可

圖爾克的BL20網(wǎng)關(guān)非常適合整潔的生產(chǎn)環(huán)境。它可將現(xiàn)場(chǎng)RFID和I/O模塊采集的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)至更高層級(jí)的控制器。RFID載碼體固定在晶圓載具的頂端。安裝在晶圓貨架頂部的RFID讀寫頭會(huì)自動(dòng)識(shí)別載具，從而保證在AGV拾放物料期間的可靠識(shí)別。

“圖爾克BL20解決方案采用模塊化設(shè)計(jì)，可以連接RFID模塊以及其他I/O模塊，這使得傳感器和LED顯示器可通過相同的網(wǎng)關(guān)與MES交互，從而減少現(xiàn)場(chǎng)接線的工作量。”項(xiàng)目經(jīng)理張亦?解釋道，“若要增加新讀寫頭，僅需加裝RFID模塊和底板，這可顯著降低硬件成本和工程量。”

LED顯示器可始終清晰提供有關(guān)讀寫頭和RFID模塊的工作狀態(tài)信息。由于讀寫頭讀取距離較大，機(jī)械手臂有足夠的空間拾取和放置載具。載碼體的環(huán)氧樹脂外殼防護(hù)等級(jí)達(dá)到IP68，即使表面有劃痕、污漬，也不會(huì)影響正常識(shí)讀。此外，載碼體可以重復(fù)利用，這對(duì)于閉環(huán)應(yīng)用而言非常合適。張亦?同樣對(duì)其他優(yōu)勢(shì)印象深刻：“預(yù)制電纜可以快速安裝，保證安全的數(shù)據(jù)傳輸。總的來說，圖爾克的RFID產(chǎn)品可以在運(yùn)行期間快速更換，因此可以顯著減少停機(jī)時(shí)間，并使設(shè)備維護(hù)變得簡(jiǎn)單快速。”

圖2 RFID載碼體位于晶圓載具的頂部

圖3 圖爾克BL20 RFID和I/O系統(tǒng)確保了與PLC的可靠通訊

圖4 物料貨架頂部的RFID高頻讀寫頭可在物料拾放期間讀取晶圓載具的載碼體

4　結(jié)論

隨著工業(yè)4.0和IIoT的快速發(fā)展，RFID技術(shù)將繼續(xù)在半導(dǎo)體行業(yè)發(fā)揮重要作用。通過使用圖爾克的RFID儲(chǔ)存位置識(shí)別解決方案，用戶可以顯著提升儲(chǔ)存效率并進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)物料和信息的無紙化管理。現(xiàn)在，不僅物料的傳輸?shù)靡约铀伲锪蠑?shù)據(jù)的全面可追溯性也得到保障，因此客戶實(shí)現(xiàn)了穩(wěn)定且透明的生產(chǎn)過程。

摘自《自動(dòng)化博覽》2022年4月刊