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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)濟的驅(qū)動力。然而，在行業(yè)飛速發(fā)展的同時，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)百個工序。由于尺寸特殊且非常精密，幾乎無法手動生產(chǎn)集成電路。此外，生產(chǎn)對純度、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)先的中國半導(dǎo)體廠商在晶圓封裝測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存在物料貨架上。該工序之前都依靠人工搬運在制品，并通過紙質(zhì)料單進行記錄。這不僅耗時，而且易出錯，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化解決方案。

為解決這一問題，客戶在倉儲管理上使用了RFID技術(shù)來實現(xiàn)準(zhǔn)確無誤且透明的生產(chǎn)。RFID載碼體儲存物料信息，貨架頂部的讀寫頭識別RFID載碼體來監(jiān)測拾放物料期間晶圓的儲存位置。因此，必要時可立即找到所有儲存的晶圓。

圖1 機器人確保可靠拾取和放置貨架上的晶圓

2　基于機器人的RFID解決方案

特制的高性能搬運機器人在將未處理晶圓自動化加工成集成電路的過程中發(fā)揮了重要作用。這些自動導(dǎo)引車（AGV）帶有集成的機械手臂，可以自動導(dǎo)航并保證可靠處理不同工藝車間的元器件。在與一家中國機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進行物料運輸。該解決方案可顯著減少晶圓的供應(yīng)時間，并充分減少該工序的工作量。倉儲管理系統(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，可實時監(jiān)測所有晶圓。

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RFID和I/O模塊采集的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)至更高層級的控制器。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讀寫頭會自動識別載具，從而保證在AGV拾放物料期間的可靠識別。

“圖爾克BL20解決方案采用模塊化設(shè)計，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)場接線的工作量。”項目經(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)氧樹脂外殼防護等級達(dá)到IP68，即使表面有劃痕、污漬，也不會影響正常識讀。此外，載碼體可以重復(fù)利用，這對于閉環(huán)應(yīng)用而言非常合適。張亦?同樣對其他優(yōu)勢印象深刻：“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)品可以在運行期間快速更換，因此可以顯著減少停機時間，并使設(shè)備維護變得簡單快速。”

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儲存位置識別解決方案，用戶可以顯著提升儲存效率并進一步實現(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，因此客戶實現(xiàn)了穩(wěn)定且透明的生產(chǎn)過程。

摘自《自動化博覽》2022年4月刊