前言：
晶圓尺寸的發(fā)展推動AMHS系統(tǒng)持續(xù)迭代，AMHS由早期機械搬運向智能一體化轉(zhuǎn)型。隨著全球產(chǎn)業(yè)競爭熱化與先進制程工藝愈趨復雜，AMHS行業(yè)展現(xiàn)出強勁增長勢頭。中國大陸在半導體產(chǎn)業(yè)的崛起以及工業(yè)智能化的持續(xù)推進下，AMHS市場也高速擴張，規(guī)模增速已超過全球。
AMHS行業(yè)準入門檻高，全球市場長期被日企壟斷，其中日本大福和村田機械占據(jù)全球90%以上的市場份額。國內(nèi)AMHS行業(yè)起步相對較晚，主要市場也被海外企業(yè)占據(jù)，國產(chǎn)化率極低，至2023年僅為5%。隨著美國 “芯片法案”的推行，AMHS國產(chǎn)替代需求愈發(fā)迫切，促使本土優(yōu)勢企業(yè)如彌費科技、華芯智能和海晨盟立等加速追趕，未來有望逐步打破日企壟斷。
一、AMHS系統(tǒng)持續(xù)迭代，由早期機械搬運向智能一體化轉(zhuǎn)型
根據(jù)觀研報告網(wǎng)發(fā)布的《中國AMHS行業(yè)現(xiàn)狀深度分析與發(fā)展前景研究報告（2025-2032）》顯示，AMHS(Automatic Material Handling System，自動化物料搬送系統(tǒng))，一般特指在無塵室環(huán)境下，通過軟件系統(tǒng)的控制和調(diào)度，按照生產(chǎn)系統(tǒng)的指令，實現(xiàn)物料在生產(chǎn)線工序間的自動搬運、緩沖存放的系統(tǒng)。
在早期興建的6寸晶圓廠中，由于wafer本身重量不大，因此對于wafer的自動搬送需求尚不迫切。1990 年，隨著8寸晶圓廠興建，自動化需求開始增多，AMHS系統(tǒng)提升半導體工廠生產(chǎn)能力的巨大作用凸顯，AMHS系統(tǒng)逐漸興起。2000年以來，12寸廠逐漸成為半導體先進制造的主流發(fā)展趨勢。對于 12 寸 Fab 來說，單個存滿 wafer 的 FOUP 重量已達 8-15 公斤，體積為 8 寸晶圓盒的 2 倍，出于人體工學設計考慮，以及更大在制品物料數(shù)據(jù)追蹤需求，完善可靠的全流程自動化搬運系統(tǒng)成為必然。AMHS系統(tǒng)開始廣泛應用于半導體硅片廠、芯片制造廠、芯片封裝廠，漸成12寸晶圓廠標配。2015 年，300mm 晶圓廠的出現(xiàn)推動AMHS系統(tǒng)持續(xù)迭代，2020 年后，第四代系統(tǒng)加入動態(tài)決策等功能，從早期的機械搬運向智能一體化轉(zhuǎn)型。
AMHS系統(tǒng)發(fā)展歷程
| 發(fā)展階段 | 時間 | 發(fā)展情況 |
| 前身階段 | 1990-2000 年 | AMHS 前身天車方案替代 AGV 方案。1990 年代，8 英寸晶圓成為主流，天車方案替代 AGV 方案，為 AMHS 前身。隨晶圓尺寸增大，物料運輸和追溯管理成為影響工廠生產(chǎn)效率的明確要素。同時，隨著傳輸需求的增加，自動化的需求開始凸顯。到 90 年代后期，天車的出現(xiàn)讓晶圓廠開始轉(zhuǎn)向天車 interbay+Stocker 的方案搬送物料。 |
| 替代階段 | 2000-2015 年 | AMHS 漸漸成為晶圓廠的必需設備。2000 年后，12 寸廠逐漸成為半導體先進制造的主流發(fā)展趨勢，AMHS 漸漸成為晶圓廠的必需設備。過去在 8 寸廠中，人工搬送尚可以彌補物料傳送環(huán)節(jié)的不流暢，但對于 12 寸 Fab 來說，單個存滿 wafer 的 FOUP 重量已達 8-15 公斤，體積為 8 寸晶圓盒的 2 倍，出于人體工學設計考慮，以及更大在制品物料數(shù)據(jù)追蹤需求，完善可靠的全流程自動化搬運系統(tǒng)成為必然。人工搬運已經(jīng)無法滿足生產(chǎn)需求，同時為了提高生產(chǎn)效率，AMHS 自動物料搬運系統(tǒng)應運而生。AMHS 具備減少晶圓的閑置時間，提高無塵室空間利用率，提高產(chǎn)品良率，減少人員誤操作，降低人力成本等諸多優(yōu)勢，廣泛應用于半導體硅片廠、芯片制造廠、芯片封裝廠。 |
| 完善階段 | 2015-2020 年 | 逐步實現(xiàn) OHT 天車精確調(diào)度。2015 年后，300mm 晶圓廠的出現(xiàn)，AMHS 不斷迭代。AMHS 先后經(jīng)歷了第一代的單元空中搬送系統(tǒng)、第二代的 EQtoEQ 的部分跨區(qū)域直接搬送、第三代全廠性的EQtoEQAMHS 系統(tǒng)。早期 12 寸廠沿用了 baytobay 設計，由大環(huán)線（interbay）連接 Stocker 進行中轉(zhuǎn)。但這對于 Stocker 的穩(wěn)定性和中轉(zhuǎn)能力依賴性非常高，為減少 Stocker 故障可能產(chǎn)生的影響，AMHS 后來的設計開始轉(zhuǎn)向分布式存儲和點對點搬送，即 toolstotools，OHT 天車可以通過軌道去往晶圓廠的任何地方，實現(xiàn)精確調(diào)度。 |
| 智能階段 | 2020 年至今 | AMHS 向智能一體化轉(zhuǎn)型。2020 年后，第四代系統(tǒng)加入動態(tài)決策等功能，從早期的機械搬運向智能一體化轉(zhuǎn)型。第四代 AMHS系統(tǒng)是采用空中多岔道且無需等待的自動物料傳送系統(tǒng)，傳送晶圓盒的速度非常快（≥3 米/秒），它能夠曲線移動或者爬坡，無需增加轉(zhuǎn)接單元，擺動小，有效控制顆粒物的產(chǎn)生。AMHS 系統(tǒng)的動態(tài)決策功能使 AMHS 系統(tǒng)從早期通過快速機械運動縮短生產(chǎn)周期的設計理念過渡到智能控制空中搬送車位置、合理派工的新概念，充分發(fā)揮生產(chǎn)輔助的作用，給晶圓廠帶來更多的附加值。 |
資料來源：觀研天下整理
各階段 AMHS 系統(tǒng)對比
| 代別 | 功能 | 組成部分 | 解決的問題 | 解決的問題 | 帶來的優(yōu)勢 |
| 第一代 | 基本的Bay-to-Bay自動化搬運 | 傳送帶,軌道導引車(RGV) | 只能在不同車間(Bay)之間搬運,依賴人工調(diào)度 | 只能在不同車間(Bay)之間搬運,依賴人工調(diào)度 | 減少人工搬運錯誤提高了物料搬運的基礎自動化 |
| 第二代 | Interbay(跨車間)搬運 | Stocker倉儲系統(tǒng),RGV,自動化控制系統(tǒng) | 提升跨區(qū)域搬運效率,物料調(diào)度受限 | 提升跨區(qū)域搬運效率，物料調(diào)度受限 | 跨車間物料搬運能力提升,支持大批量生產(chǎn)的物流需求 |
| 第三代 | Tool-to-Tool點對點搬運 | OHT(OverheadHoistTransport),精確調(diào)度算法 | 中間倉儲步驟過多,搬運路徑優(yōu)化不足 | 中間倉儲步驟過多,搬運路徑優(yōu)化不足 | 實現(xiàn)生產(chǎn)設備間的直接搬運,減少等待時間,提高產(chǎn)能利用率 |
| 第四代 | 全自動化智能調(diào)度 | SLAM技術,物聯(lián)網(wǎng)(loT),MES系統(tǒng)集成 | 搬運路徑動態(tài)調(diào)整不足,手動干預較多 | 搬運路徑動態(tài)調(diào)整不足,手動干預較多 | 動態(tài)調(diào)度和實時優(yōu)化,提升靈活性,實現(xiàn)真正的智能生產(chǎn)工廠 |
資料來源：觀研天下整理
二、全球AMHS行業(yè)展現(xiàn)出強勁增長勢頭，中國市場擴張速度快
AMHS具備減少物料的閑置時間，提高無塵室車間的利用率，提高產(chǎn)品良率，減少人員誤操作，降低人力成本等諸多優(yōu)勢，廣泛應用于半導體硅片廠、半導體晶圓制造廠、半導體封裝測試廠、顯示面板廠以及新能源電池工廠等領域。
隨著全球產(chǎn)業(yè)競爭熱化與先進制程工藝愈趨復雜，如何降低生產(chǎn)成本、縮短生產(chǎn)時間成為各大半導體與面板廠的首要課題。自動化物料搬送系統(tǒng)(AMHS)的規(guī)劃可直接影響全廠產(chǎn)出量以及生產(chǎn)周期，規(guī)劃涵蓋從投入、生產(chǎn)到出貨的各環(huán)節(jié)，并鎖定面板、半導體封測、晶圓制造、ABF 載板、DRAM 和硅晶圓等產(chǎn)業(yè)，AMHS在半導體生產(chǎn)中的重要性不斷凸顯。
近年來，全球AMHS行業(yè)展現(xiàn)出強勁增長勢頭。根據(jù)數(shù)據(jù)，2015—2022年全球AMHS市場規(guī)模由6.7億美元增長至30.6億美元，CAGR為24%。2022年,受新冠肺炎疫情、全球消費疲軟等因素影響，全球半導體晶圓廠建設進度放緩，而AMHS市場規(guī)模仍逆勢增長至30.6億美元，同比增長12%。隨著半導體晶圓廠擴產(chǎn)，預計2025年全球AMHS市場規(guī)模達39.2 億美元。
數(shù)據(jù)來源：觀研天下數(shù)據(jù)中心整理
隨著中國半導體產(chǎn)業(yè)的崛起以及工業(yè)智能化的持續(xù)推進，中國大陸AMHS整體實現(xiàn)高速增長，2015-2022年AMHS市場規(guī)模由5.1億元增長至47.6億元，CAGR達38%,遠超全球。受大尺寸晶圓制造產(chǎn)能擴充、相關標準完善、本土晶圓廠驗證測試逐漸開放等因素利好，預計2025年中國大陸 AMHS市場規(guī)模將達81.5 億元。
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三、AMHS行業(yè)準入門檻高，全球市場長期被日企壟斷
作為多學科交叉領域，AMHS 系統(tǒng)的開發(fā)和制造需要對精密機械設計、高級軟件算法、實時控制系統(tǒng)以及先進的導航與定位技術有深入理解和獨特創(chuàng)新能力，具有高技術壁壘，主要體現(xiàn)在硬件、軟件、獲客和專利方面。
AMHS行業(yè)壁壘
| 壁壘 | 簡介 |
| 硬件壁壘 | 硬件是 AMHS 的基礎，單個OHT 天車的硬件就包含了 2000 個零部件，其中包括數(shù)十個不同類型的傳感器。天車的機械結(jié)構(gòu)復雜，需要在材料和零部件選型、結(jié)構(gòu)設計、軌道設計等方面都具備高要求，以滿足在高速行駛過程中的高穩(wěn)定性和可靠性。 |
| 軟件壁壘 | 隨著天車輛數(shù)量增加，控制難度也會增加，需要考慮在不同場景下（如天車交匯、分配等）的解決方案。要求團隊具備底層軟件能力和對場景需求有充分的了解。 |
| 獲客門檻 | 由于 AMHS 的性能對于晶圓廠稼動率和良率至關重要，因此晶圓廠均謹慎選擇 AMHS 系統(tǒng)供應商，供應商需具備成熟的應用案例和長期服務經(jīng)驗，而新進入者難以快速獲得客戶信任。 |
| 專利壁壘 | AMHS 設備領域，日韓廠商因為起步較早，占據(jù)了先機，擁有較多專利積累，新進入市場的國內(nèi)廠商需繞開現(xiàn)有專利或通過授權(quán)合作實現(xiàn)突破。 |
資料來源：觀研天下整理
AMHS行業(yè)準入門檻高，全球市場長期被日企壟斷，其中日本大福（Daifuku）和日本村田機械（MurataMachinery）兩家頭部企業(yè)憑借先發(fā)優(yōu)勢積累的技術能力、品牌信譽和穩(wěn)定的客戶關系，占據(jù)全球90%以上的市場份額。
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四、AMHS國產(chǎn)替代需求迫切，本土優(yōu)勢企業(yè)正加速追趕
國內(nèi)AMHS行業(yè)起步相對較晚，主要市場也被海外企業(yè)占據(jù)，國產(chǎn)化率極低，至2023年僅為5%。
數(shù)據(jù)來源：觀研天下數(shù)據(jù)中心整理
隨著美國 “芯片法案”的推行，AMHS國產(chǎn)替代需求愈發(fā)迫切，促使本土優(yōu)勢企業(yè)如彌費科技、華芯智能和海晨盟立等加速追趕，未來有望逐步打破日企壟斷。
我國AMHS優(yōu)勢企業(yè)布局情況
| 企業(yè)名稱 | 布局情況 |
| 彌費科技 | 彌費科技是中國領先的半導體 AMHS 系統(tǒng)及核心零部件供應商，掌握AMHS 核心技術自主知識產(chǎn)權(quán)，為中國第一家在 8 吋和 12 吋晶圓廠完成系統(tǒng)級驗收的整廠供應商。 |
| 華芯智能 | 華芯智能自 2016 年起專注于半導體 AMHS 的迭代研發(fā)，為國內(nèi) AMHS領域的先行者。華芯當前已形成完善的 AMHS 的產(chǎn)品體系，實現(xiàn)從硬件到軟件的全覆蓋。天車產(chǎn)品已迭代至第四代，并圍繞泛半導體工廠自動化解決方案，構(gòu)建了完善的軟硬件產(chǎn)品矩陣及高效可靠的交付體系。 |
| 海晨股份 | 2024 年海晨股份新增的半導體物流裝備及自動化業(yè)務異軍突起，2024 年實現(xiàn)營收 1.4 億元。主要受益于電子板塊銷售額上升、庫存穩(wěn)定和晶圓廠產(chǎn)能增加所帶動的全球半導體制造業(yè)改善。 |
資料來源：觀研天下整理（zlj）
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