1. AMHS 系统概述
1.1 AMHS 的定义
AMHS（Automated Material Handling System，自动物料搬运系统） 是半导体与面板制造工厂中用于自动化搬运、存储和管理晶圆盒（FOUP/FOSB）、光罩（Reticle）及面板基板的集成化物料运输网络。它通过轨道车辆、地面移动机器人和自动化仓储设备，在工艺设备（Tool）、暂存区（Stocker）和测量中心之间实现全自动、高节拍、无污染的物料流转。
核心定位： AMHS 是半导体工厂的“血管系统”，负责将物料准时、准确地送达每一道工艺节点，是 Fab 实现 7×24 小时连续生产与高设备利用率（OEE）的基础保障。
1.2 在半导体/面板厂的核心作用
AMHS 在现代化 Fab 中承担着不可替代的三大核心作用：
- 提升生产效率： 消除人工搬运等待时间，实现物料在设备间的快速、并行传输，缩短产品 Cycle Time。
- 保障良率与洁净度： 减少人员进出洁净室带来的颗粒污染与振动风险，确保晶圆/面板在搬运过程中的环境稳定性。
- 支撑自动化与智能化： 作为 MES（制造执行系统）的物理执行层，AMHS 接收 MES 的搬运指令并反馈实时状态，是实现“黑灯工厂”与数字孪生的关键基础设施。
| 维度 | 传统人工搬运 | AMHS 自动化搬运 |
|---|---|---|
| 搬运效率 | 受人员疲劳、路径限制，节拍不稳定 | 高节拍、并行传输，搬运时间可预测 |
| 洁净度控制 | 人员进出带来颗粒、微尘污染 | 封闭轨道/洁净机器人，减少人为污染源 |
| 数据追溯 | 依赖纸质单据或人工扫码，易出错 | 实时追踪物料位置、状态，与 MES 数据闭环 |
| 系统柔性 | 产线变更需重新培训人员，调整周期长 | 软件调度，支持快速路径重规划与设备扩展 |
1.3 主要子系统介绍
AMHS 系统通常由三大核心子系统构成，它们协同工作，覆盖从设备端到仓储端的全场景物料搬运需求。
1.3.1 OHT（空中走行式搬运车）
OHT（Overhead Hoist Transport） 是悬挂在工厂天花板下方轨道上的高速搬运机器人。它通过升降机构（Hoist）与晶圆盒上的 FOUP 接口（如 SEMI E84 标准）进行对接，实现物料在设备装载端口（Load Port）与轨道之间的垂直取放。
- 特点： 速度快（空载可达 4-6 m/s）、不占用地面空间、适合高密度洁净室。
- 应用场景： 300mm 晶圆厂的主要搬运方式，负责设备间的高频次、短距离传输。
1.3.2 Stocker（自动仓储系统）
Stocker 是 Fab 内部的自动化立体仓库，用于暂存待加工或已完成的晶圆盒/光罩盒。它内部配备堆垛机（Stacker Crane）和高速存取端口，与 OHT 或 AGV 对接。
- 特点： 高密度存储（数千至数万仓位）、支持先进先出（FIFO）管理、具备温湿度与微环境控制。
- 应用场景： 作为产线的“缓冲池”，平衡前后道工艺的产能差异，存储 WIP（在制品）。
1.3.3 AGV（自动导引车）
AGV（Automated Guided Vehicle） 是地面移动式搬运机器人，通过磁条、激光或二维码导航，沿预设路径行驶。在半导体 Fab 中，AGV 通常用于搬运 FOUP 或辅助设备（如备件、耗材）。
- 特点： 灵活部署、路径可动态调整、适合重载或非洁净等级要求稍低的区域。
- 应用场景： 面板厂的大尺寸基板搬运、晶圆厂的辅助物料运输、以及老旧 Fab 的自动化改造。
选型提示： 在 300mm 晶圆厂中，OHT 是主流搬运方案（占比 > 80%），Stocker 作为存储节点，AGV 多用于非核心工艺区域或作为 OHT 的补充。面板厂则因基板尺寸大、重量重，更倾向于使用 AGV 或 RGV（有轨制导车）。
1.4 AMHS 系统架构总览
下图展示了 AMHS 三大子系统在 Fab 中的物理布局与逻辑关系：OHT 在天花板轨道上高速运行，连接各工艺设备与 Stocker；Stocker 作为存储与中转枢纽；AGV 在地面执行辅助搬运任务。所有子系统通过 MCS（物料控制系统）统一调度，并与 MES 系统进行指令与状态交互。
1.5 子系统功能对比
| 特性 | OHT | Stocker | AGV |
|---|---|---|---|
| 搬运速度 | 高（空载 4-6 m/s） | 中（堆垛机存取时间 10-30s） | 中低（1-2 m/s） |
| 空间占用 | 天花板，不占地面 | 地面立体空间 | 地面通道 |
| 洁净度等级 | Class 1 级（适合核心工艺） | Class 10-100 级 | Class 100-1000 级 |
| 典型负载 | FOUP（≤15 kg） | FOUP / 光罩盒 / 面板 | FOUP / 基板 / 备件 |
| 调度复杂度 | 高（多车避让、路径优化） | 中（仓位分配、出入库排队） | 中（路径规划、交通管理） |
| 主要应用 Fab | 300mm 晶圆厂 | 所有半导体/面板厂 | 面板厂 / 200mm 晶圆厂 |
常见误区： 不要将 AGV 与 OHT 视为完全替代关系。在大型 300mm Fab 中，OHT 承担 90% 以上的搬运任务，AGV 主要用于非洁净区或重载场景。正确的架构设计应基于物料流分析（MHA）确定各子系统的分工与接口。