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body_diff: "[{\"diffs\":[[1,\"<html>\\\r\\\n<head>\\\r\\\n  <title>OHT是如何与机台交流的？</title>\\\r\\\n  <basefont face=\\\"微软雅黑\\\" size=\\\"2\\\" />\\\r\\\n  <meta http-equiv=\\\"Content-Type\\\" content=\\\"text/html;charset=utf-8\\\" />\\\r\\\n  <meta name=\\\"exporter-version\\\" content=\\\"YXBJ Windows/608924 (zh-CN, DDL); Windows/10.0.0 (Win64); EDAMVersion=V2;\\\"/>\\\r\\\n  <meta name=\\\"content-class\\\" content=\\\"yinxiang.peso.superNote\\\"/>\\\r\\\n  <meta name=\\\"application-data:yinxiang.noteLayout\\\" content=\\\"{\\\"lineSpace\\\":\\\"recommend\\\",\\\"paragraphSpace\\\":\\\"recommend\\\"}\\\"/>\\\r\\\n  <style>\\\r\\\n\\tbody, td {\\\r\\\n\\t  font-family: 微软雅黑;\\\r\\\n\\t  font-size: 12pt;\\\r\\\n\\t}\\\r\\\n  </style>\\\r\\\n</head>\\\r\\\n<body>\\\r\\\n<a name=\\\"47306\\\"></a>\\\r\\\n<h1>OHT是如何与机台交流的？</h1>\\\r\\\n\\\r\\\n<div><span style=\\\"\\\"><div style=\\\"max-width: 700px;\\\"><p></p><div style=\\\"--en-blockquote: true; box-sizing: border-box; border-left: 3px solid #b4c0cc; background-position: initial initial; background-repeat: initial initial;\\\"><div>原文链接: <a href=\\\"https://mp.weixin.qq.com/s?__biz=Mzg3MTU2ODM2Mg==&amp;mid=2247497533&amp;idx=1&amp;sn=82a9834804bb4105d800b78eab310e07&amp;chksm=cf6effbf06736602109916aaf8f4658282eb6205d9483ef4c3499520ba564532f2a41237956b&amp;mpshare=1&amp;scene=1&amp;srcid=1004GR17Gd24aWpJEgNIRzkh&amp;sharer_shareinfo=5953e0cc1ca4519288165e83e9af1fef&amp;sharer_shareinfo_first=5953e0cc1ca4519288165e83e9af1fef#rd\\\"><span>https://mp.weixin.qq.com/s?__biz=Mzg3MTU2ODM2Mg==&amp;mid=224749...</span></a></div></div><p></p><div style=\\\"\\\"><div><div><div><span style=\\\"\\\">原创</span><span><span style=\\\"\\\">Semi Dance</span></span><span><a style=\\\"\\\"> Semi Dance </a></span><span><em></em></span></div><div style=\\\"\\\"><p style=\\\"\\\">1 半导体晶圆厂的自动化物流骨干：OHT与AMHS系统<br/></p><span style=\\\"\\\"><span style=\\\"\\\"><img src=\\\":/225f3b271d6a4eaf88eb1a83a75099ac\\\" type=\\\"image/jpeg\\\" data-filename=\\\"640.jpg\\\" style=\\\"--en-marks: %7B%22align%22%3A%22center%22%7D; width: auto;\\\" width=\\\"auto\\\"/></span></span><p style=\\\"\\\">在当今高度自动化的300毫米和200毫米半导体晶圆厂中，Overhead Hoist Transport（OHT） 系统已成为自动化物料搬运系统（AMHS）中最为关键的传输设备。<br/></p><p style=\\\"\\\">OHT是一种在悬空轨道上运行的自动化搬运车辆，能够直接访问半导体设备的装载口，实现晶圆载具的全自动输送。</p><span style=\\\"\\\"><span style=\\\"\\\"><img src=\\\":/3365781f64ef4052b6ec56a273f096c5\\\" type=\\\"image/jpeg\\\" data-filename=\\\"640.jpg\\\" style=\\\"--en-marks: %7B%22align%22%3A%22center%22%7D; width: auto;\\\" width=\\\"auto\\\"/></span></span><p style=\\\"\\\">作为连接晶圆厂各个工艺设备区的&quot;动脉血管&quot;，OHT系统负责将装载晶圆的前开式晶圆传送盒（FOUP） 精准、高效地在各个加工站点之间转运，确保半导体制造流程的连续性和稳定性。<br/><br/>在现代化半导体工厂中，OHT系统已经取代了传统的人力搬运和AGV（自动导引车）运输方式，其优势显而易见：减少人为干预导致的污染风险、提高晶圆运输效率、实现生产状态的实时追踪，以及支持大规模化生产。</p><span style=\\\"\\\"><span style=\\\"\\\"><img src=\\\":/396c59e263a04b2c9e292879f8447fd6\\\" type=\\\"image/jpeg\\\" data-filename=\\\"640.jpg\\\" style=\\\"--en-marks: %7B%22align%22%3A%22center%22%7D; width: auto;\\\" width=\\\"auto\\\"/></span></span><p style=\\\"\\\">三星、台积电等全球领先的半导体制造商的实践表明，全面采用OHT系统可以提高30%以上的物料搬运效率，同时将晶圆损坏率降低到惊人的百万分之一以下。<br/></p><span style=\\\"\\\"><span style=\\\"\\\"><img src=\\\":/a1e604a9669d4b95b632dbad4236337e\\\" type=\\\"image/jpeg\\\" data-filename=\\\"640.jpg\\\" style=\\\"--en-marks: %7B%22align%22%3A%22center%22%7D; width: auto;\\\" width=\\\"auto\\\"/></span></span><p style=\\\"\\\">OHT系统的基本构成包括轨道网络、OHT车辆、控制软件和通信接口四大部分。轨道网络通常安装在晶圆厂的天花板下方，形成一个覆盖整个制造区域的密集运输网；OHT车辆则沿着这些轨道行驶，通过精密的控制算法实现自动导航和防撞；控制软件负责调度和路径规划；而通信接口则是OHT与半导体设备、上层控制系统之间的&quot;对话桥梁&quot;，这也是本文要重点探讨的内容。<br/></p><span style=\\\"\\\"><span style=\\\"\\\"><img src=\\\":/28dc85f0575c4398b358e01b42ab9ea3\\\" type=\\\"image/jpeg\\\" data-filename=\\\"640.jpg\\\" style=\\\"--en-marks: %7B%22align%22%3A%22center%22%7D; width: auto;\\\" width=\\\"auto\\\"/></span></span><p style=\\\"\\\">在半导体制造环境中，OHT与FOUP形成了精密的协作关系。FOUP作为晶圆的保护和传送载体，可以看作是晶圆的&quot;专属保护舱&quot;，而OHT则是这个保护舱的&quot;智能快递员&quot;。二者的完美配合确保了晶圆在晶圆厂内各个加工设备间安全、高效地流转，而这一切的核心就在于标准化的通信协议和精密机械操作。</p><span style=\\\"\\\"><span style=\\\"\\\"><img src=\\\":/af096103f30f402788e8c0948ee3dd74\\\" type=\\\"image/jpeg\\\" data-filename=\\\"640.jpg\\\" style=\\\"--en-marks: %7B%22align%22%3A%22center%22%7D; width: auto;\\\" width=\\\"auto\\\"/></span></span><p style=\\\"\\\"><br/>2 OHT与半导体设备的通信机制：SEMI E84与E87标准解析<br/><br/>OHT系统与半导体设备之间的通信不是简单的信号交换，而是基于一系列由国际半导体产业协会（SEMI）制定的严格标准。这些标准确保了不同供应商的设备能够无缝协作，构成了半导体自动化制造的基础架构。<br/></p><span style=\\\"\\\"><span style=\\\"\\\"><img src=\\\":/21a8b7849b1340cebb412bfd274d46d0\\\" type=\\\"image/jpeg\\\" data-filename=\\\"640.jpg\\\" style=\\\"--en-marks: %7B%22align%22%3A%22center%22%7D; width: auto;\\\" width=\\\"auto\\\"/></span></span><p style=\\\"\\\">2.1 通信标准体系：SEMI E84与E87的分工与协作<br/><br/>在半导体自动化领域，两个关键的SEMI标准主导了OHT与设备之间的交互：<br/><br/>· SEMI E84（物料运输系统通信标准）：专门规范OHT与设备之间的通信协议，定义了OHT如何向设备发送请求、接收状态信息，以及如何处理异常情况。E84标准确保了不同厂商的OHT设备能够与不同品牌的半导体设备进行可靠通信。<br/>· SEMI E87（载具管理标准）：定义了设备如何管理FOUP的存放、检索和存储，规定了设备端口状态、FOUP识别信息和载具定位等关键要素。E87为OHT和设备提供了共同的&quot;语言&quot;来描述FOUP的位置和状态。<br/></p><span style=\\\"\\\"><span style=\\\"\\\"><img src=\\\":/5b7f187bebc141149dcd5e53eeb8a506\\\" type=\\\"image/jpeg\\\" data-filename=\\\"640.jpg\\\" style=\\\"--en-marks: %7B%22align%22%3A%22center%22%7D; width: auto;\\\" width=\\\"auto\\\"/></span></span><p style=\\\"\\\">这两个标准协同工作，好比交通管理系统（E84） 与停车场管理规则（E87） 的配合：E84负责指挥O车辆何时何地行驶，而E87则管理FOUP在设备端口的&quot;停放&quot;规则。<br/><br/>2.2 通信协议与消息结构<br/><br/>OHT与半导体设备之间的通信通常基于TCP/IP协议，采用客户端-服务器架构。在这种架构中，半导体设备通常作为服务器，而OHT作为客户端发起连接和请求。通信消息采用SECS-II（SEMI设备通信标准第2部分） 消息格式，这是一种在半导体行业广泛使用的二进制消息格式，具有良好的扩展性和可靠性。<br/><br/>典型的OHT-设备通信包括以下基本消息类型：<br/><br/>· 状态查询消息：OHT向设备查询端口状态（空闲、占用、故障等）<br/>· 运输指令消息：上层控制系统向OHT发送搬运FOUP的指令<br/>· 动作确认消息：OHT确认收到指令或完成某项操作<br/>· 错误报告消息：任何一方报告通信或操作中出现的异常<br/><br/>这些消息的交换确保了OHT和设备始终保持对彼此状态的理解，这是自动化操作的基础。<br/><br/>2.3 硬件接口与连接机制<br/><br/>除了通信协议，OHT与设备的物理交互也遵循严格的标准。当O车到达设备上方时，它会通过机械对接系统与设备端口进行精确对接。这一过程涉及多个精密的传感器和机械部件：<br/><br/>· 定位传感器：确保OHT准确停在设备端口正上方<br/>· 高度检测传感器：控制抓取机构垂直移动的精确位置<br/>· 对位销与导向槽：确保OHT的抓取机构与设备端口精确对齐<br/>· 安全传感器：检测是否存在障碍物或异常情况<br/><br/>这些硬件组件与通信协议共同构成了一个完整的OHT-设备交互系统，确保了FOUP交接的可靠性和精确性。<br/><br/>表：OHT与设备通信的关键标准与组件<br/></p><span style=\\\"\\\"><span style=\\\"\\\"><img src=\\\":/8b1b322e7a93496ab721f48f94d0ed8d\\\" type=\\\"image/jpeg\\\" data-filename=\\\"640.jpg\\\" style=\\\"--en-marks: %7B%22align%22%3A%22center%22%7D; width: auto;\\\" width=\\\"auto\\\"/></span></span><p style=\\\"\\\"><br/><br/>2.4 实时控制与安全机制<br/><br/>OHT系统的安全运行依赖于多层次的实时控制和安全机制。在通信层面，心跳机制确保OHT与设备之间的连接持续有效；超时重传机制处理可能的消息丢失；紧急停止信号可以在检测到异常时立即中止所有操作。<br/><br/>在物理层面，OHT配备了多重安全传感器：防撞传感器避免O车之间的碰撞；负载传感器检测FOUP是否正确抓取；障碍物检测传感器确保在抓取和放置FOUP时下方没有障碍物。这些安全机制共同确保了OHT系统在高速运行的同时不会对晶圆、设备或人员造成危险。<br/><br/>3 FOUP的交接流程：何时放置与抓取<br/><br/>FOUP在OHT与半导体设备之间的交接是半导体制造过程中最频繁发生的操作之一，其可靠性直接影响到整条生产线的效率。这一过程遵循精密的时序控制和多系统协同原则，确保晶圆安全、高效地在不同加工设备间流转。<br/><br/>3.1 FOUP放置的触发条件与判断逻辑<br/><br/>OHT放置FOUP的决策基于一套复杂的判断逻辑，主要由制造执行系统（MES） 指令触发，并结合设备实时状态信息共同决定。完整的放置流程包括以下步骤：<br/><br/>1. MES指令下达：当MES系统确定某台设备准备好加工新的晶圆批次时，会向AMHS发送指令，要求将特定FOUP运送至目标设备。<br/>2. OHT调度与取货：AMHS系统中的物料控制系统（MCS） 根据指令调度最近的空闲OHT前往FOUP当前所在位置（可能是存储仓库、上一台设备或缓冲位），OHT通过机械手抓取FOUP。<br/>3. 设备状态确认：OHT携带FOUP前往目标设备途中，会通过E84协议不断查询目标设备端口的状态。只有当设备端口报告&quot;就绪&quot;状态时，OHT才会执行放置操作。<br/>4. 端口对接与身份验证：OHT到达设备端口上方后，会通过读取端口上的RFID或条码标签确认位置正确，同时向设备发送FOUP的ID信息进行验证。<br/>5. 放置执行：确认一切正常后，OHT通过机械手将FOUP精准放置在设备端口上，等待设备的固定机构将FOUP锁定。<br/>6. 状态更新：放置完成后，OHT向MCS报告任务完成，设备更新其端口状态为&quot;占用&quot;，并开始准备加工晶圆。<br/><br/>这一流程中的每一步都有严格的检查机制，确保FOUP被放置在正确的设备、正确的端口，并且在正确的时间。<br/><br/>3.2 FOUP抓取的触发条件与操作流程<br/><br/>FOUP的抓取过程与放置过程相似但方向相反，同样遵循严格的触发条件和操作流程：<br/><br/>1. 加工完成信号：设备完成晶圆加工后，会通过E37/E40协议向MES报告批次完成，同时通过E87协议将端口状态更新为&quot;可取出&quot;。<br/>2. MES运输指令：MES根据生产计划决定FOUP的下一目的地，并向MCS发送运输指令。<br/>3. OHT调度与到位：MCS调度OHT前往设备端口，OHT在途中持续查询设备状态，确保设备已准备好释放FOUP。<br/>4. 释放确认：OHT到达端口上方后，与设备进行握手通信，设备确认已解除FOUP的锁定机制。<br/>5. 抓取执行：OHT下降抓取机构，牢固抓取FOUP后向上提升，将FOUP从设备端口中取出。<br/>6. 状态更新与转运：抓取完成后，OHT向MCS报告任务完成，设备将端口状态更新为&quot;空闲&quot;，OHT携带FOUP前往下一个目的地。<br/><br/>在整个抓取过程中，最关键的环节是释放确认，确保设备已经完全解除对FOUP的固定，避免强行抓取造成的损坏。<br/><br/>3.3 通信时序与异常处理<br/><br/>FOUP交接过程中的通信遵循精确的时序要求，每个步骤都有明确的超时设定。例如，OHT向设备发送状态查询后，如果在规定时间内（通常为2-5秒）没有收到回复，系统会判定为通信故障，并启动重试机制或上报异常。<br/><br/>常见的通信异常包括：<br/><br/>· 端口状态不一致：设备报告端口就绪，但OHT检测到物理障碍<br/>· 身份验证失败：设备报告的FOUP ID与OHT预期的不一致<br/>· 操作超时：某个机械操作（如FOUP锁定/解锁）超过预定时间未能完成<br/><br/>针对这些异常，系统设计了多级恢复策略：首先是自动重试，其次是切换备用通信路径，最后是上报人工干预。这种分层异常处理机制确保了系统在遇到问题时能够快速恢复，最大限度减少对生产的影响。<br/><br/>表：FOUP交接过程中的状态转换<br/><br/></p><span style=\\\"\\\"><span style=\\\"\\\"><img src=\\\":/0b3dec90c4ec48d6bb4cf0a0219142c7\\\" type=\\\"image/jpeg\\\" data-filename=\\\"640.jpg\\\" style=\\\"--en-marks: %7B%22align%22%3A%22center%22%7D; width: auto;\\\" width=\\\"auto\\\"/></span></span><p style=\\\"\\\"><br/>4 异常处理：FOUP卡滞问题与解决方案<br/><br/>在半导体自动化制造环境中，FOUP卡滞——即OHT的爪子已经下降但FOUP仍然锁在设备端口上的情况——是较为常见且影响严重的异常情况。这类问题需要快速准确的诊断和处理，以最小化对生产线的冲击。<br/><br/>4.1 FOUP卡滞的常见原因分析<br/><br/>FOUP卡滞可能由多种原因引起，了解这些原因对于预防和快速解决问题至关重要：<br/><br/>1. 机械对齐偏差：OHT抓取机构与设备端口之间的机械对齐出现偏差，导致抓取机构无法正确抓取FOUP。这可能是由于轨道热胀冷缩、机械磨损或设备移位引起的。<br/>2. 锁定机构故障：设备端口的FOUP锁定机制未能正常释放，这可能是因为气动系统故障、传感器误判或机械结构卡死。<br/>3. 通信不同步：设备与OHT之间的状态信息不同步，例如设备认为已释放FOUP，但实际锁定机构仍处于锁定状态。<br/>4. 传感器故障：检测FOUP位置或锁定状态的传感器发生故障，向系统提供错误信息。<br/>5. FOUP本身的问题：FOUP底部抓取槽磨损、变形或污染，导致无法与抓取机构正常啮合。<br/><br/>在实际生产环境中，机械对齐偏差和锁定机构故障是最常见的两类原因，合计占比超过70%的卡滞事件。<br/><br/>4.2 系统检测与诊断流程<br/><br/>当发生FOUP卡滞时，系统会通过以下流程检测和诊断问题：<br/><br/>1. 操作超时检测：OHT执行抓取操作后，如果在预定时间内（通常为15-30秒）未检测到FOUP被成功提升，系统触发异常。<br/>2. 负载传感器检测：OHT的抓取机构配备有负载传感器，如果检测到未抓取到预期重量的FOUP，会立即停止操作并报警。<br/>3. 视觉确认系统：一些先进的晶圆厂配备有机器视觉系统，可对OHT抓取过程进行实时监控，提供额外的确认手段。<br/>4. 多点状态比对：系统会同时检查设备端口的锁定状态传感器、OHT的抓取状态传感器以及FOUP位置传感器，通过比对不一致的点位定位故障源。<br/>5. 历史数据分析：系统会查询该设备或OHT的历史故障记录，判断是否为重复性问题或已知缺陷。<br/><br/>这一诊断流程通常能在10-15秒内完成，为后续处理提供准确的信息基础。<br/><br/>4.3 分级处理策略<br/><br/>针对FOUP卡滞问题，半导体晶圆厂采用分级处理策略，根据故障严重程度和影响范围采取不同的应对措施：<br/><br/>一级处理：自动恢复尝试<br/><br/>· 通信复位与重新握手：清空当前状态，重新进行全套通信流程<br/>· 微调对齐位置：OHT稍微调整位置，重新尝试抓取<br/>· 锁定机构循环：设备重新执行锁定-解锁序列，消除可能的气路或电路暂态问题<br/>· 轻度提升尝试：在检测到阻力的情况下稍微增加提升力（在安全范围内）<br/><br/>这些自动恢复尝试通常在无人干预的情况下进行，约60%的卡滞问题可通过一级处理解决。<br/><br/>二级处理：有限人工干预<br/><br/>· 现场操作员确认：操作员到现场确认情况，通过设备本地界面尝试释放FOUP<br/>· 手动超控：在安全规程允许下，使用专用工具手动释放锁定机构<br/>· OHT手动控制：将OHT切换到手动模式，由经过认证的技术人员操作<br/><br/>当自动恢复失败后，系统会呼叫现场技术人员执行二级处理，约35%的卡滞问题在此阶段解决。<br/><br/>三级处理：专业维护干预<br/><br/>· 机械调整：调整设备端口或OHT抓取机构的机械对齐<br/>· 组件更换：更换磨损或故障的传感器、锁定机构或抓取爪<br/>· 系统校准：执行全面的机械和软件校准，恢复系统精度<br/><br/>只有约5%的最严重卡滞问题需要三级处理，这类问题通常需要更长的解决时间，可能影响生产计划。<br/><br/>4.4 预防性措施与系统优化<br/><br/>为了减少FOUP卡滞的发生，先进的晶圆厂采取了一系列预防性措施：<br/><br/>1. 预测性维护：通过分析设备运行数据，预测机械部件的寿命，在故障发生前进行更换。例如，通过监测锁定机构的动作时间，可判断其是否存在潜在故障。<br/>2. 定期校准：建立严格的定期校准制度，确保OHT与设备端口之间的机械对齐精度。这包括光学对齐检查、激光测距验证等功能测试。<br/>3. 关键部件冗余：对于容易导致卡滞的关键部件，如传感器、气动阀等，采用冗余设计，提高系统可靠性。<br/>4. 操作员培训与演练：定期对操作员和技术人员进行培训，确保他们熟悉处理流程，能够快速有效地解决卡滞问题。<br/>5. 持续改进机制：收集每次卡滞事件的数据，分析根本原因，并反馈到设备选型、系统设计和维护规程中，形成持续改进的闭环。<br/><br/>通过上述综合措施，现代化晶圆厂已将FOUP卡滞率控制在极低水平——通常每万次操作少于1次，确保了生产线的高可用性和高效率。<br/><br/>5 OHT系统的协同管理与优化<br/><br/>OHT系统作为半导体晶圆厂AMHS的核心，其性能直接影响整个制造流程的效率和可靠性。通过先进的控制算法、实时数据分析和系统优化，可以最大限度发挥OHT系统的潜力。<br/><br/>5.1 交通管理算法<br/><br/>在拥有数百台OHT的大型晶圆厂中，高效的交通管理算法是确保系统流畅运行的关键。先进的交通管理系统采用多种策略：<br/><br/>· 动态路径规划：根据实时交通情况为每台OHT计算最优路径，避免拥堵区域<br/>· 区域控制策略：将轨道网络划分为多个区域，通过控制每个区域的OHT数量平衡负载<br/>· 优先级管理：为紧急任务、特殊晶圆批次设定不同的优先级，确保关键任务快速完成<br/>· 预测性调度：根据生产计划预测未来的运输需求，提前调度OHT到关键区域<br/><br/>这些算法的综合应用可使OHT系统的整体效率提升15-25%，同时降低能源消耗和设备磨损。<br/><br/>5.2 性能指标与持续监控<br/><br/>为了评估和优化OHT系统性能，晶圆厂跟踪一系列关键绩效指标（KPI）：<br/><br/>· 运输任务完成率：衡量OHT按时完成运输任务的能力，目标通常&gt;99.5%<br/>· 平均任务时间：从接到任务到完成交付的平均时间，反映系统整体效率<br/>· 设备端口利用率：衡量OHT与设备交互的效率，避免设备因等待FOUP而闲置<br/>· 系统可用性：OHT系统正常工作时间占总时间的比例，目标通常&gt;98%<br/>· 能耗效率：单位运输任务的平均能耗，反映系统的能源利用效率<br/><br/>通过实时监控这些指标，并结合历史趋势分析，系统管理员可以及时发现性能偏差并采取纠正措施。<br/><br/><br/>OHT系统与半导体设备之间的通信和FOUP交接是半导体自动化制造的基石，其可靠性直接关系到整个生产线的效率和产品良率。通过遵循SEMI E84和E87等国际标准，建立精密的机械接口和通信协议，并配备完善的异常处理机制，现代晶圆厂实现了高度自动化的物料搬运。随着技术的不断进步，OHT系统将变得更加智能、高效和可靠，为半导体制造业的持续发展提供坚实支撑。<br/><br/>理解OHT与设备的通信机制、FOUP交接流程以及异常处理方法，对于半导体制造工程师、设备维护人员和生产管理人员都至关重要。<br/></p></div></div><div><div><div><div style=\\\"display: flex; color: rgba(0,0,0,.3);\\\"><div style=\\\"color: rgba(0,0,0,.3);\\\">素材来源官方媒体/网络新闻</div></div></div></div></div></div></div></div></span>\\\n</div></body></html>\\u0000\"]],\"start1\":0,\"start2\":0,\"length1\":0,\"length2\":11275}]"
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