根据SEMI发布的《全球半导体设备市场报告》,2025年第一季度全球半导体设备出货金额同比增长21%,达到320.5亿美元。受人工智能浪潮推动,以及消费电子、物联网、工业互联网、汽车电子等下游领域的快速发展,带动半导体设备市场增长。
SEMI数据显示,晶圆厂设备(WFE)支出在2025年第一季度同比增长19%,预计在第二季度将再增长12%,这得益于对支持人工智能半导体快速采用的先进逻辑和存储器生产的强劲投资。
得益于国家政策的大力支持和庞大的市场需求,中国大陆在半导体设备市场逐渐崛起。其中,在半导体制造领域,自动物料搬运系统(AMHS)作为晶圆制造的关键环节,其性能和效率直接影响到整个晶圆厂的生产效率和产能,是国产替代的重要战略方向。
AMHS市场格局生变
AMHS(Automatic Material Handling System)自动物料搬送系统,俗称天车系统,是在无尘室环境下通过软件系统的控制和调度,能快速准确地按照工艺流程在生产设备之间搬送装载晶圆的载具。
AMHS是一个充满互动且智能的有机结合体,具备减少物料的闲置时间,提高无尘室车间的利用率,提高产品良率,减少人员误操作,降低人力成本等诸多优势。主要由硬件设备和控制软件组成,硬件方面包括OHT(Overhead Hoist Transport)、轨道及供电设备、通讯设备、主控制处理器MCP(Master Control Process)、空中悬挂式存储架STB(Side Track Buffer)、栈式仓储构成Stocker;软件包括MCS(Material Control System)、OCS(OHT Control system)、VCS(Vehicle Control System)等等。
长期以来,在AMHS领域,日本的村田和大福垄断了全球超过90%的市场份额。新兴的国产AMHS厂商进入半导体领域有极高的门槛,AMHS是系统性的设备,涵盖了机械、电气、软件等多个学科,并需要对客户场景的需求有足够的了解。仅单个OHT天车的硬件就包含2000个零部件,机械结构的复杂性极高。且对材料和零部件的选型、结构设计及轨道设计等方面提出了严苛的要求。
其次,在软件方面,随着车辆数量的增加,控制难度也会增加,因此需要考虑在不同场景下(如车辆交汇、分配等)的解决方案。这就要求企业不仅具备底层软件能力,还需要有丰富的晶圆厂自动化经验,对场景需求有充分的了解。
在此背景下,弥费科技作为国内AMHS领域的佼佼者,在技术创新、产品性能提升以及市场拓展等方面取得了令人瞩目的成就,为半导体晶圆厂的智能化物流解决方案树立了新的行业标杆。
技术创新开拓新局
近期,弥费科技推出了第五代OHT全厂智能传输解决方案——天帆SKYSAI系列,实现了算力、算法和数据三维突破,通过架构、平台、机构、应用四层的创新,成为国内首个可实现芯片和供应链100%国产化的半导体AMHS天车系统解决方案。
弥费科技自主研发的AMHS专用高算力控制平台集成双机热备与通信冗余技术,实现99.999%系统可用性。采用创新扁平化和轻量化设计的新车体实现业界最薄的895mm车身厚度;自研高速低振伺服驱动和控制算法实现了业界最高直行速度5.5m/s;多段速度和加速度平滑控制算法实现了业界领先的取放货速度LPS≤7.9s、OHB≤7.2s,STK≤4.9s;在高速移载中实现振动≤0.35g 的极致平稳性,为先进制程提供精准运控保障。
创新时空融合预测算法与智能岔道管控模块,有效避免了拥堵和过长取货距离,实现150s以下的平均搬运时间ADT; “全局动态+路由优化”双引擎架构实现千台级设备协同,调度响应时间≤50ms;全局动态路径规划和集群调度算法使整厂车辆运营效率提升30%。天帆系统软件升级了一系列领先功能,包括车辆自动下线、软件OTA、高低轨运营、弯道内取放货、智能示教ATU 等,大幅提升了AMHS全生命周期运营的效率,给客户带来全新的场景体验。
在关键技术突破上,弥费科技实现了多项创新。例如,非接触供电技术采用电磁感应原理,通过高频电流转化高频磁场,为OHT车辆提供稳定动力,具有无接触、无磨损等优势,显著提升了系统的可靠性和维护性。此外,公司在精密机器人技术、大集群架构技术、大集群调度技术等方面也取得了重要进展,为AMHS系统的智能化升级奠定了坚实基础。
敢为天下后,后中争先
弥赛科技的发展轨迹,恰如中国新能源汽车行业的翻版——在看似固化的产业格局中,凭借后发优势实现领先。
在日本企业占据垄断的格局中,弥费科技避开了在传统领域如传统机械传动领域的缠斗,转而聚焦非接触供电、AI集群调度等下一代技术,具备较强的技术升级动力。
在深度学习与人工智能的时代下,加之国家层面对于国产企业的大力支持,中国半导体产能扩张为国内企业提供了试验场,弥赛科技在数家晶圆厂的设备部署中,以海量工况数据促进算法进化。
首先,弥费科技研究了大量AMHS行业成熟的算法技术,其次,与著名高校共建的先进算法联合实验室,也在不断融合前沿理论和技术。第三,弥费科技的工程师通过分析大量的工厂运营数据,采用集成化仿真,特别是借助深度强化学习技术训练和优化,使得算法优势更加明显。弥费科技创始人、董事长缪峰表示:“通过仿真平台的对比测试得出,采用同样工厂地图和工艺制程,针对一个300台OHT的AMHS系统,和国外巨头实际生产数据相比,弥费科技的ADT要快10%以上。”
除此之外,弥费科技打造了国内最大的2000平方米的AMHS全厂集成验证Demoline(30+OHT集群、1000m轨道),覆盖高低轨、弯道极限场景。可进行20万次取放货动作验证,核心部件4000小时加速老化测试,保障运营可靠。目前,弥费科技已经通过SEMI S2/S23/F47、CE双认证。“根据规则确定的路线可以直接通过数据与仿真建模,走一条更快、更能解决问题的道路,这是我们一个比较大的后发优势。”
从后发优势到打造一个全新的标准,缪峰认为短、中期考虑磁悬浮技术。他指出,基于磁悬浮轨道的非接触传输技术,可实现超高速全向搬运,支撑少约束全向调度,OHT大集群更灵活协同空间。
写在最后
弥费科技已在国内多个晶圆厂实现 AMHS 系统的部署和应用,积累了丰富的项目经验和数据资源。基于在技术层面和成本层面的强竞争力,在AMHS领域,弥费科技的目标是成为国内第一、国际前三。
缪峰表示:“弥费科技将从晶圆厂起步,未来将技术‘降维打击’到各行各业。另外,在海外市场的突破上,弥费科技在东南亚和欧洲等地设立了研发和生产基地,积极开拓国际市场。”随着新一代OHT产品的发布,预计今年、明年都有较快速的增长。