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案例頻道1 背景
數字化和微電子正成為生活領域的重要組成部分，并導致半導體行業在幾年內就成為了全球經濟的驅動力。然而，在行業飛速發展的同時，制造商卻面臨著難以滿足客戶要求日益嚴格的挑戰。
半導體生產是一種高度復雜的工藝，涉及數百個工序。由于尺寸特殊且非常精密，幾乎無法手動生產集成電路。此外，生產對純度、潔凈度和功能性提出了嚴格要求。因此，半導體工廠需要高度自動化、智能互聯、模塊化且靈活的生產理念。
一家全球領先的中國半導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技術來實現準確無誤且透明的生產。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揮了重要作用。這些自動導引車（AGV）帶有集成的機械手臂，可以自動導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時間，并充分減少該工序的工作量。倉儲管理系統將RFID的信息與生產控制系統（MES）的信息關聯在一起，可實時監測所有晶圓。
3 BL ident RFID解決方案贏得認可
圖爾克的BL20網關非常適合整潔的生產環境。它可將現場RFID和I/O模塊采集的數據轉發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關與MES交互，從而減少現場接線的工作量。”項目經理張亦?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讀寫頭和RFID模塊的工作狀態信息。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。載碼體的環氧樹脂外殼防護等級達到IP68，即使表面有劃痕、污漬，也不會影響正常識讀。此外，載碼體可以重復利用，這對于閉環應用而言非常合適。張亦?同樣對其他優勢印象深刻：“預制電纜可以快速安裝，保證安全的數據傳輸。總的來說，圖爾克的RFID產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 結論
隨著工業4.0和IIoT的快速發展，RFID技術將繼續在半導體行業發揮重要作用。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物料和信息的無紙化管理。現在，不僅物料的傳輸得以加速，物料數據的全面可追溯性也得到保障，因此客戶實現了穩定且透明的生產過程。
摘自《自動化博覽》2022年4月刊
北京市公安局海淀分局備案號：11010802023656號