300mm 半导体工厂的 AMHS 系统在半导体制造技术高度发达的今天，300mm的半导体工厂已经成为全球半导体行业的 主流由于300mm半导体生产线的巨额投入，人们不得不尽可能的挖掘300mm工厂 的生产效率，以期得到更大的晶圆产出一个功能强大且性能稳定的AMHS系统在 300mm 工厂里扮演了一个非常重要的角色 AMHS 系统不仅可以有效的利用宝贵的洁 净室的生产空间，并且还可以提高生产设备的利用率，缩短在制品WIP的Cycle Time， 所以在很多的 300mm 的半导体工厂里， AMHS 都被视为可以快速提升产能，增加生产 效率的尖兵利器AMHS系统在300mm半导体工厂的应用特点和200mm晶圆相比，更大的晶圆尺寸使得单批Lot的晶圆重量变得更大，仅凭在 200mm工厂Intrabay内的人工搬运已经远远无法满足300mm工厂的生产要求因此， 在300mm的半导体工厂里，生产方式的巨大变化也给AMHS系统提出了更高的要求搬送方式的巨大进化首先，是 AMHS 搬送方式从 200mm 工厂的 SEMI Auto 方式到 300mm 工厂 Full Auto 方式的转变如图 1 红色轨道所示：在 200mm 工厂所采用的 Semi Auto 生产方式中的 Wafer搬送，只包括中央区域In terbay的AMHS搬送。
而Wafer到生产设备的部分需 要人工搬送来完成而在300mm工厂里，由于wafer自身重量的增加，导致人工搬送 异常困难，故由AMHS系统取而代之直接将wafer搬送到生产设备，如图1中的蓝色 轨道，这即是Full Auto的作业方式这种方式极大减轻了生产一线操作人员的工作强 度，同时又避免了因人为事故而造成的损失更为重要的是，在工厂产能迅速提升的过 程中，可以满足大规模搬送量的 AMHS 系统的巨大优势可以完全呈现其次，是Tool To Tool直接搬送的全厂性应用为了进一步的节省FOUP的搬送时间， 300mm 晶圆厂的 AMHS 系统必须支持 Tool To Tool 的直接搬送这种搬送模式可以 使得 FOUP 不必经过存储设备 Stocker 的中转，而直接从上一站的加工设备搬送到下 一站的加工设备如图1所示：在没有Tool To Tool直接搬送的工厂内，从Tool A到Tool B的搬送路径 为 Tool A-Stocker01—>Stocker02TTool B但是在具备 Tool To Tool 直接搬送功能 的工厂内，如图2所示，从Tool A到Tool B的搬送路径为Tool A-Tool B。
为了实现这种Tool To Tool的搬送功能，在AMHS系统设计的时候，必须要考虑到 In terbay和In trabay的整合，工厂布局，搬送车辆和Stocker的选择等多种因素AMHS系统整体性能的要求稳定性：由于全厂都在大规模地应用AMHS系统进行Wafer的搬送，所以一旦AMHS 系统发生故障将导致全厂性的生产设备因没有可供生产的Wafer而停止生产，进而严 重影响正常的生产运营考虑到在300mm半导体工厂内，AMHS系统的稳定性将直接 关系到工厂的生产效率，工厂的管理者对于AMHS系统稳定性也提出了极其苛刻的要 求高效性：与200mm半导体工厂的AMHS系统相比，300mm工厂的AMHS搬送量有 了十倍以上的增长在面对巨大搬送量的时候，如何确保全厂的搬送效率，在更短的时 间内完成Wafer的搬送，对于AMHS系统而言是一个巨大的挑战同时，AMHS系统 搬送效率的高低，也将直接影响到生产设备的利用率，故在300mm半导体工厂的搬送 时间都是以秒为单位进行计算，且每一秒钟的减少，都需要付出更多的精心设计才可实 现最大化的利用生产空间在300mm工厂的生产车间内，洁净室的空间是极其昂贵的。
而AMHS系统为了解决 生产线上所有在制品WIP的存储保管问题，不得不占用大量的面积和空间如何在满 足存储和搬送要求的前提下，最大化的节省所占用的面积空间，是AMHS系统必须面 对的一个难题在200mm半导体工厂的AMHS系统中，为了尽可能的利用洁净室的面积，提高单位 占地面积的Wafer存储量，比较经常采用的方式是提升Stocker中央区域的天花板高度, 并采用更高的Stocker型号，这种方式一般可以增加20%〜30%的wafer存储量在300mm半导体工厂的AMHS系统中，比较常用的方式是使用UTS(Under TrackStorage), —种可以将Wafer存放在天花板下方空中的装置，由于UTS可以不占用洁 净室的地面面积，有效地利用了洁净室的空中区域，所以这种解决方案在300mm半导 体工厂里的应用非常广泛，如图3所示图片喪歸：http： -WWW..corn/pages 20Q_iflTh5.dmAMHS系统的柔性设计在300mm半导体工厂内，搬送轨道遍布整个车间，构成了巨大且复杂的网络拓扑结构 虽然单个车辆个体或单一合分流的节点发生故障，对于轨道控制系统不会产生大的影 响，但是这种单点故障若发生在交通繁忙的路段，或者较长时间不能解决的时候，将会 产生严重的交通拥塞，并导致整体搬送效率急速下降，从而影响到整个工厂的生产。
因此，300mm的AMHS轨道控制系统必须具备故障自我侦测和自我调整的柔性特点 当某单一的轨道节点发生故障，轨道控制系统可以自动调节系统的运行参数，动态响应 故障激励，及时调整所有搬送车辆的运行路线，并通知系统管理人员进行紧急故障处理 等功能AMHS系统的性能分析和影响因素由于AMHS系统属于较复杂的多元非线性系统，传统的控制理论很难对其进行准确的 分析和性能优化为了对AMHS系统进行优化改善,首先需要确定可以准确反映AMHS 系统性能的指标参数，并在此基础上对那些关键性因素进行模拟分析得出优化方向，进 而在AMHS系统的实际运行中加以验证，从而得到预期的优化效果分析AMHS系统性能的重要指标在对AMHS系统进行性能分析的时候，一般会从以下两个方面进行判断：稳定性：MTBF和MTTR是在衡量系统稳定性方面最常用到的两个参数MTBF(Mean Time Between Failure)表示系统硬件的故障频率，这个数据越低，表示系统的硬件越稳 定，故障率越低而MTTR(Mean Time To Repair)表示系统硬件发生故障时候的修复 时间，这个数据越低，表示系统硬件的可修复能力越高，可使用的能力越高。
高效性：在衡量 AMHS 系统的搬送效率的时候，平均搬送时间和三西格玛的搬送时间 是最常用到的两个指标平均搬送时间是指在某单位时间段内完成的所有搬送任务的平 均搬送时间，而三西格玛的搬送时间则是借用了统计学上的一个概念：即在三西格玛的 搬送时间内完成的搬送任务的数量占到总体搬送量的三西格玛(99.97%)在Full Auto 作业模式下的这两个指标将直接关系到生产设备能否保证较高的生产利用率，甚至会影 响到Wafer的Cycle Time因此，大部分300mm工厂的管理者对于这个性能指标都 会设定极其严格的标准影响AMHS系统搬送性能的主要因素通常，影响AMHS系统搬送性能的因素可以从AMHS系统的硬件特性和系统控制软件 两方面去分析首先，系统的硬件因素主要考虑以下几点：OHT行走速度和加速度：OHT的行走速度和加速度是影响AMHS系统整体运行效率 的重要参数更高的行走速度和加速度可以有效地降低单次搬送的时间；但是当 AMHS 系统的搬送任务过于频繁的时候，OHT本身会遇到经常性的临时停车，这个时候过高 的速度和加速度反而会增加OHT车体本身的负担，加快OHT车体的磨损因此，大 部分的AMHS系统制造商都会根据实际情况设定最佳的行车速度，而不是盲目的追求 更高的行走速度。
OHT的升降马达的运行速度:OHT的升降马达主要是用来将FOUP从轨道高度的位置 下降放置于生产设备的Port上或者反之将FOUP从设备的Port上传送到OHT上因 此，升降马达的运行速度也会影响AMHS系统整体的搬送时间，但考虑到生产设备操 作人员的安全问题，升降马达的速度一般不会设置过高轨道的设计和布局：轨道的设计模式和拓扑布局是影响AMHS系统搬送效率的关键因 素在设计轨道拓扑布局的时候，需要考虑到OHT行走路线的优化、最短路径的设计、 轨道通行的冗余能力、OHT交汇路口的设计等问题一个优秀的轨道布局设计，不仅 可以缩短OHT的行走路程，还可以提高轨道整体的冗余能力，增加在单点发生故障时 候轨道系统的健壮性其次，系统的软件方面主要考虑以下几个因素：OHT行走路径的选择：OHT在出发至目的地之前需要确定最优的行走路线，以便尽可 能的减少搬送时间在分析比较各种不同行走路径的时候，通常需要考虑每条行走路径 实际的行走距离；路途障碍物的数量；中途交汇路口的数量；路径中途有无单点故障发 生等因素同时，当OHT行走路径确定后出发的时候，如果有影响到路径选择的意外 事件发生，OHT可以重新计算最优路径，并动态改变之前的行走路径。
最佳OHT的搜索逻辑：OHT的搜索逻辑是用来确定当某一个站点有搬送请求发生的时 候, AMHS系统如何选择最优的OHT来完成这个搬送任务一般而言，如果仅仅认为 只要是距离最近的没有任务的空车就是最优的OHT，那是不完全正确的若考虑到更 加复杂的情况，即当多个站点都发生了搬送请求事件的时候，如何确定多站点的最优 OHT，并且加上允许改变之前有搬送指令的空车的搬送指令的条件，则需要一个复杂 算法的帮助才能真正确定系统整体的最优选择不过可惜的是，复杂算法通常会消耗控 制系统大量的 CPU 资源，且更易导致控制系统的不稳定故在实际工厂的应用中，无 法确定对于系统整体搬送最优的 OHT轨道交通的控制逻辑:交通控制主要是解决在OHT行走至交汇路口时的优先通行问题 使排队等待通过交汇路口的所有OHT车辆有序且高效的通行是轨道交通控制最主要的 目的但在大部分情况下，考虑到控制程序的稳定性，设计人员通常仍会舍弃更为智能 化的控制逻辑而采用逻辑简单容易操作的交通控制程序AMHS 系统所面临的挑战和未来的发展趋势在2007 SEMICON Taiwan的高峰论坛上，TSMC发表了未来五年内建设启用450mm 半导体工厂的豪言壮语。
随着更多的半导体制造商的积极投入， 450mm 半导体工厂似 乎将不再遥远到那时，AMHS系统在450mm半导体工厂的生产过程中将发挥更加重 要的作用，同时也会面临更为严峻的挑战AMHS系统的使用者和管理人员提出的每 一个近乎于苛刻的要求，对于AMHS系统的设计开发人员来说，都将是技术进步的动 力来源和未来的挑战方向1 ）在450mm半导体工厂内，虽然Wafer尺寸仅仅增加1.5倍，但Wafer重量却增加 2.25倍为了适应重量更重的Wafer的搬送，AMHS的制造商将不得不对OHT的负 载能力，轨道强度，厂房结构等多方面进行重新计算评估，并相应的提高AMHS系统 的硬件性能2） 对于尺寸更大的Wafer，若采用传统Stocker的存储方式，必将浪费更多的洁净室 空间因此，UTS系统对于洁净室地面面积零占用的特点必将受到半导体工厂的青睐 开发出性能稳定，存储量大的UTS系统，将是AMHS系统制造商的一个重要课题，也 是在未来商业竞争中获胜的重要因素3） 随着半导体工厂对AMHS系统依赖性的日益趋重，工厂管理者会越来越不能容忍 AMHS系统任何情况下的停机：即使AMHS系统的底层参数更改，轨道硬件变更，控 制系统的升级等工作都被要求在Online不停机的情况下完成。
对于AMHS系统制造商 而言，设计出永不停止的AMHS系统将成为必需。