更先進的技術和更高的運營效率，是半導體行業一直在追求的兩個目標。

如今，制程工藝邁入后摩爾時代，進展有限，而半導體制造業的工廠運營效率仍有極大的提高空間。盡管OHT（天車）等自動化技術已經廣泛應用于晶圓廠，幫助其生產運營效率推向了新的高度，但由于OHT技術在靈活性等方面有著天然限制，較難實現更高層次的自動化、智能化。

在此背景下，以臺積電、中芯國際為代表的晶圓代工龍頭紛紛引進AMR（自主移動機器人），使其工廠自動化程度及運營效率更上一層樓。隨著AMR單體硬件性能的不斷優化，機器人軟硬件融合程度的不斷提升，或有望幫助晶圓廠逐步邁入全自動化和智能化時代。

AMR助力晶圓廠生產 圖源 | 網絡

Vol.1/ 起個大早 趕了晚集？

移動機器人并非什么新鮮事。

1953年，美國Basrrett電子公司便開發成功了世界第一臺自主導航車（AGV，移動機器人的重要分支），它由一輛牽引式拖拉機改造而成。1954年，英國首次采用地下埋線的電磁感應引導技術，即AGV沿著早已規劃好的固定軌道行駛。上世紀80年代之后，又逐步衍生出二維碼導航、GPS導航、慣性導航、標簽導航等導引技術。

磁軌AGV 圖源 | 網絡

按道理，能夠在一定程度上節省人力成本、提高運營效率的AGV技術是工業和大規模制造業的良配。但在2010之前，移動機器人技術并未在晶圓廠、封測廠大范圍普及。在提升自動化率的道路上，半導體行業選擇了另一條技術路線——天車系統（空中走行式無人搬送車）。

移動機器人之前幾乎被半導體行業棄用的原因在于，彼時的AGV主要依賴磁軌導航，地面物理空間受限較大，而且在運行平穩性、設備潔凈度的要求方面也難滿足晶圓廠們的要求。天車系統的速度和成熟度則遠高于移動機器人為主的自動化解決方案，且前者對空間的利用率更加可觀，能夠有效利用有限的潔凈室生產空間，提高生產設備的利用率，減少制品量，縮短周期時間。

于是，當2000年后，半導體行業開始跨越到12英寸晶圓制造時，OHT幾乎壟斷了半導體晶圓制造的全部AMHS系統（自動化物料搬運系統）。

Vol.2/ 從“替補”到新質生產力

隨著時間的推移，先進制程進展趨緩，諸多大廠在成熟制程展開大戰，穩定的產能和良率的追求倒逼著工廠不斷探尋智能化升級之路。擁有完善的自動化生產體系，決定著是否能在未來芯片競爭中拔得頭籌。

在此背景下，OHT也逐漸暴露出其固有缺陷。

OHT系統可以由幾公里長的軌道、數百輛車組成，并為多達數千個工具裝載口和緩沖區提供服務。受限于軌道鋪設、單維運動等，OHT系統無法實現對廠區的100%覆蓋。另外，OHT往往在晶圓廠設計之初即開始規劃，部分已建成的晶圓廠更是難以導入OHT系列。而且，OHT系統頗為昂貴，12英寸及以上的尖端晶圓廠才能引入，少有8英寸晶圓廠應用OHT系統，反而運輸主要由人工完成，或部分由傳送系統完成。

因此，找到一個在自動化方面能為OHT系統做補充，兼顧運營效率同時有著高性價比的物流自動化方案，是諸多晶圓廠多年來的心愿。兜兜轉轉數十年，半導體行業的自動化解決方案終究還是落到了移動機器人頭上。

2012年之后，AGV開始沿著更加自主化的方向發展，在其基礎上發展出第二代產品，行業賦予了其新的概念——AMR（自主移動機器人）。

2015年前后，不同于此前的AGV，AMR使用激光導航技術進行定位，搭載內置傳感器和攝像頭，借助先進的軟件，可以對周遭環境有著快速精確的識別。在軟硬件的配合下，AMR無需固定軌道的輔助，可以在廠區內實現幾乎無死角的移動，定位、移動的精準性、靈活性遠非AGV可以比擬。最重要是的，選擇AMR作為物流自動化解決方案，晶圓廠無需對廠區進行再改造，可實現幾乎無縫對接，前期投入成本遠遠低于OHT。

可以說，若僅僅定位為OHT系統查漏補缺的自動化設備，第二代自主移動機器人非常合格，它們在指令之下，可以在特定環節完成特定的工作任務，但若將其看做是半導體制造工廠自動化和智能化升級的希望，第二代自主移動機器人還力有不逮，其功能和工作特性較為單一，而且往往是單兵作戰，機器人之間沒有太高頻、復雜的交互，也就很難實現大規模的集群調度。

所以，AMR真正被半導體制造業再度重視，是從第三代機器人產品開始。

Vol.3/ 第三代AMR 半導體廠“完全自動化”的新選擇

那么，第三代AMR相較第二代產品先進在哪？

答案是，第三代AMR從自動化向自感知、自適應、自決策的方向進化，且其最大的優勢不再是局限于機器人單體性能，而是機器人群的組群調度，可以提供更柔性高效的綜合效率。

AMR迭代進程 圖源 | 優艾智合

AMR之所以會是這樣的進化方向，在于下游需求的推動。

隨著半導體制造工廠產線物流自動化需求日漸攀升，對單體自主移動機器人的數量需求也從十數臺驟增至上百臺。在此背景下，如何實現機器人集群的組間調度，最大程度提升物流運輸效率，成為眾多自動化解決方案商需要思考的問題。

優艾智合機器人工業物流事業部總經理許瑨指出，“隨著AMR在半導體行業應用的集群化、規模化、普遍化，移動機器人自動化物流的核心技術研究方向已經從機器人自身的功能性、適用性轉變為從整廠Fully Auto出發的綜合物流效率優化。而深度剖析“綜合物流效率”，其影響因素分布在從硬件到整廠智能化系統的全棧范圍，既包含機器人軟硬件本身，更注重于機器人軟硬件與整廠內其他相關軟硬件的融合演進。”

于是，以優艾智合為代表的解決方案商跳出傳統思維的束縛，不再局限于單體硬件的升級迭代，而是從軟件、硬件兩方面著手，以硬件升級為基礎，提升機器人之間的交互和信息有效傳遞，借助智能軟件系統將業務數據和運營信息進行大數據算法優化，從而實現大規模AMR的集群調度。集成的自動化解決方案可以優化利用數據來實現制造規劃、控制和運行的同步，從而幫助用戶實現各項目標，包括 提高器件性能、良率、收入、盈利能力并最終擴大市場份額。

現代半導體制造業對于AMR的需求，類似于現代足球的進化方向。上世紀六七十年代，足球的防守體系（可類比自動化需求難度）相對松散，球隊從以貝利、馬拉多納等單體強點為核心便能贏得勝利。而現階段，足球領域的防守更成體系、更具層次，單體爆破贏下比賽難度太大且效率不高，反而在各個位置擺上單體能力略強，彼此之間交流和更會閱讀賽場的球員，并以此形成的進攻體系在整體效率上更優更符合現代化方向，也更能贏下比賽。

“從硬件上來看，大量（100+臺）機器人要能夠執行多進程的并行處理，在多任務和并發條件下移動機器人需要有資源池化的能力。因此，相比二代，第三代移動機器人實現了從單機柔性到集群柔性的發展變化。”許瑨認為。此前，有自身專業人士接受采訪時表示，“真正賦予智能倉儲靈魂的是背后的智能軟件系統，物流機器人核心的競爭壁壘也在于此。”

也正是第三代AMR在協同、自主決策方面展現的能力，讓晶圓廠們看到了前者將在半導體制造業引發的革命性變化，便將其作為工廠智能化、自動化升級的希望。

因此，當AGV、磁導AGV在國內市場總銷量占比下降的同時，AMR依然保持著增長。據GGII數據，2023年國內市場AMR銷量或將達到2.4萬臺，增速達到34%左右，預計到2027年，銷量有望超過12.5萬臺，國內市場規模有望超過145億元，2023-2027年年復合增速將超40%。

Vol.4/ 第四代AMR將如何進化？

當前，第三代AMR正在半導體制造業快速普及，但這并不意味著其自動化升級已至終點，這仍只是階段性的最優解，一如2010年之前的OHT系統那般。

圖源 | 優艾智合

隨著AMR在半導體行業應用的集群化、規模化、普遍化，移動機器人自動化物流的核心技術研究方向已經從機器人自身的功能性、適用性轉變為從整廠Fully Auto出發的綜合物流效率優化。對于AMR方案來說，一方面需要在機器人領域深厚的研發功力做到機械效率最優，另一方面更需要深度的行業頭部廠商協作探索綜合效率最優的融合方案，瞄準整廠產能、良率、庫存效率指標定義物流解決方案。

總而言之，即晶圓廠等需要下一代AMR在智能化方面有更多亮眼表現，以此來推動自身物流運轉效率的提升。若以汽車的自動駕駛為參考，當前第三代AMR所展現出的智能化水平，近似于L1級別的車道保持輔助、自適應巡航等功能，而第四代AMR所能得到的智能化水平則相當于L2級別自動駕駛，支持高速或快速路的領航輔助駕駛。

智駕從L1至L2的升級，一方面有賴于汽車智駕硬件的升級，一方面則有賴于適配智駕軟件的迭代。而第四代AMR的發展之路，也非常近似。以優艾智合為代表的國內頭部AMR方案商，也制定了軟硬件同步迭代的路線，推動下一代產品的發展。

硬件層面，逐步向“極限單品”演進，將擁有三個特征，首先是多維精度控制融合，0定位耗時，機器人運行表現將徹底摒棄“定位”的環節，具備0延時條件下的亞毫米級操作精度。其次是整機自由度融合控制，SWAP時間低于15秒，移動操作機器人具備N個自由度融合控制和互相補償的能力，以柔順、連貫、協調的整體運動將單次SWAP時間壓縮至15秒以內。最后則是多模感知，意圖識別，運動效率提升超50%，移動機器人本體上、環境中的多種模態感知信號完全融合，通過AI運算大大提升機器人系統的感知能力增強整體系統的安全性，機器人運行速度限制高于2m/s，整體運動效率提升超50%。

軟件層面，則主要瞄準智慧物流全棧系統強耦合。許瑨表示，“智能工廠-智能制造-智能物流-智能機器人是上下高度關聯的系統。每一級系統的演進方向都是為了提升上一級系統關注的核心指標。移動機器人的軟件系統與MCS強耦合，以實現整廠在制庫存的一體化管理、調配；與RTD強耦合，以確保派工邏輯能最大化榨取機器人剩余價值；與EAP強耦合，以確保上下料協作順暢；有些先進場景下與MES強耦合，以預判未來生產節拍對物料的需求。”

通過軟硬件的協同，第四代AMR可通過攝像頭和激光雷達代替人眼，通過深度學習神經網絡進行環境感知，可實現VSLAM三位地圖構建、360°避障、自主規劃路線，整個解決方案不僅實現了強大的單機可用能力，還具備復 雜的多智能體集群調度能力。相較于第三代AMR，其將具備三個大特征，第一，實時動態決策，調度效率提升超100%；第二，AMR即Buffer，在制庫存效率提升超80%；第三，機器人稼動率趨于100%。

Vol.5/ 寫在最后

世界最大的不變即一直在變。

一度被半導體行業棄用的移動機器人，如今被眾多晶圓廠重新拾起。而誰又能想到，在AGV領域，中國的發展曾落后世界幾十年，但在其衍生的AMR領域卻能站在全球前列。

在未來，作為智能化重要載體的AMR將在半導體制造業中扮演更加重要的角色，其將深深融入行業的肢體、血肉、筋骨當中，為半導體制造的新篇章拉開序幕。而在這個過程當中，以優艾智合為代表的本土AMR方案商將大有作為，其在實現自我價值的同時也將賦能本土半導體產業鏈走向更加明媚的明天。