Teknologi Penting Daifuku untuk Infrastruktur Sosial Meningkatkan Keandalan dan Produktivitas dengan Sistem Lini Produksi Semikonduktor Daifuku

Tren pabrik fabrikasi semikonduktor: Konsolidasi dan peningkatan skala

Semikonduktor adalah komponen penting yang digunakan di banyak perangkat elektronik sehari-hari seperti komputer dan ponsel pintar. Teknologi ini juga merupakan bagian penting dari bidang yang sedang berkembang seperti teknologi mengemudi otomatis, kendaraan listrik (EV), dan kecerdasan buatan (AI). Produsen semikonduktor di seluruh dunia harus meningkatkan kapasitas produksinya untuk memenuhi permintaan yang terus meningkat. Pemerintah di seluruh dunia telah mengumumkan kebijakan untuk mensubsidi investasi intra-regional, sehingga membuka jalan bagi berlanjutnya investasi modal yang kuat oleh produsen.

Untuk memenuhi peningkatan permintaan dengan lebih baik, banyak pemain utama di industri ini melakukan konsolidasi dan meningkatkan skala fasilitas produksi mereka. Memiliki pabrik fabrikasi semikonduktor (pabrik) yang berlokasi berdekatan dan tidak tersebar di beberapa lokasi berbeda membantu mengurangi biaya konstruksi dan menghemat sumber daya selama produksi. Konsolidasi juga baik untuk mengoperasikan peralatan canggih yang mahal dengan mempermudah peralatan tersebut untuk digunakan bersama oleh pabrik yang berbeda.

Dengan mempertimbangkan tren industri ini, Grup Daifuku menawarkan berbagai solusi untuk memastikan tidak hanya kelancaran transportasi di dalam pabrik, namun juga transportasi wafer semikonduktor yang efisien antar pabrik yang terhubung.

Sistem Daifuku untuk proses front-end dan back-end

Semikonduktor diproduksi di lingkungan ruang bersih di mana debu dan partikel udara lainnya dikontrol dengan ketat. Bahan silikon mentah terlebih dahulu dilebur untuk membuat ingot. Ingot ini diiris tipis menjadi wafer seragam. Wafer arus utama saat ini dipotong menjadi bentuk cakram dengan diameter 300 mm. Wafer tersebut kemudian menjalani proses fotolitografi dan pengetsaan puluhan kali untuk mencetak sirkuit terpadu ke permukaan. Ini disebut sebagai pemrosesan front-end. Proses pemotongan chip dari wafer dan mengubahnya menjadi CPU dan produk lainnya berikut ini disebut sebagai pemrosesan back-end.

Daifuku menawarkan alat angkut manufaktur semikonduktor untuk pemrosesan front-end dan back-end melalui Cleanway, sistem pengangkutan ruang bersih yang menggunakan kendaraan bertenaga listrik. Dalam pemrosesan front-end, wafer disimpan dalam wadah tertutup yang disebut FOUP untuk menjaganya tetap bersih saat dipindahkan di antara berbagai peralatan pemrosesan. Sistem Cleanway Daifuku mentransfer semua FOUP antar peralatan secara otomatis. Karena rel transportasi sistem Cleanway direntangkan melintasi langit-langit dan bukan diletakkan di lantai, terdapat ruang untuk memasang banyak perangkat lain di ruang bersih, menjadikannya pilihan populer di banyak pabrik semikonduktor. Bahan yang digunakan pada roda kendaraan juga telah dirancang secara cermat untuk meminimalkan timbulnya debu.

Clean Stocker adalah perangkat penyimpanan sementara yang digunakan bersama dengan sistem Cleanway. Meskipun tugas pemrosesan front-end dilakukan berulang kali, waktu yang diperlukan untuk setiap operasi berbeda-beda. FOUP berisi wafer yang menunggu untuk dikirim ke proses selanjutnya disimpan dalam perangkat penyimpanan sementara yang stabil yang disebut stocker. Ketika periode produksi menjadi lebih lama dan semikonduktor menjadi lebih kecil, pengisian FOUP dengan gas nitrogen menjadi semakin umum untuk mencegah oksidasi. Daifuku menyediakan sistem dengan kemampuan pembersihan nitrogen untuk memenuhi kebutuhan yang terus meningkat ini.

Meskipun penyimpanan FOUP dalam jumlah besar yang disediakan oleh stocker sangat membantu, penyimpanan tersebut sering kali terletak jauh dari rute transfer, dan dalam beberapa tata letak yang bagus, menuju dan dari stocker dapat memakan waktu lama. Penyangga jalur samping (STB)—platform penerima yang dipasang di ruang terbuka di antara rel transportasi—menjadi solusi populer untuk masalah ini. Dalam beberapa kasus, penggunaan STB dapat mempersingkat waktu produksi CPU terbaru selama 180 hari menjadi sekitar 5 hari. Meskipun pengurangan 5 hari dari jadwal produksi 180 hari mungkin tampak tidak terlalu berarti pada pandangan pertama, pengurangan waktu pengiriman secara konstan sebesar 3% merupakan pencapaian signifikan bagi pabrik semikonduktor mana pun yang ingin meningkatkan efisiensi dan produktivitas.

Penggunaan STB juga membantu berkontribusi terhadap keberlanjutan. Meskipun memasang stocker memerlukan sejumlah ruang lantai, STB menggunakan platform yang digantung di langit-langit, membantu menghemat ruang ruang bersih untuk peralatan lain dan dengan demikian mengurangi keseluruhan tapak fasilitas. Karena alasan ini, STB menjadi metode populer untuk menghemat energi dan meningkatkan efisiensi.

Mengarahkan lalu lintas dengan AI

Karena skala pabrik semikonduktor terus bertambah besar, total panjang rel Cleanway dapat mencapai panjang gabungan lebih dari 200 km dengan lebih dari 10.000 kendaraan beroperasi di sana. Meskipun prosedur pemrosesan wafer memiliki urutan yang tetap, waktu yang diperlukan untuk menyelesaikan masing-masing prosedur dapat sangat bervariasi, dan hal ini dapat menyebabkan kemacetan lalu lintas karena kendaraan terkonsentrasi di sekitar peralatan tertentu pada waktu tertentu. Kemacetan lalu lintas ini membatasi produktivitas, dan Daifuku telah mulai menggunakan AI dalam perangkat lunak kontrol sistem Cleanway untuk mencegah terjadinya kemacetan tersebut. Sama seperti sistem navigasi dalam mobil, AI digunakan untuk menentukan rute yang menghindari kemacetan lalu lintas, dengan setiap kendaraan diarahkan ke rute optimalnya. Jika sistem konvensional memilih rute berdasarkan jarak terpendek, penerapan AI memungkinkan penentuan dan pemilihan rute tercepat secara dinamis, meskipun rute tersebut sebenarnya jaraknya lebih jauh. Kemajuan yang diantisipasi dalam teknologi AI berarti bahwa teknologi ini memiliki potensi besar untuk meningkatkan sistem lebih lanjut dan Daifuku akan terus mengeksplorasi penggunaannya.

Mengoperasikan fasilitas berskala besar 24 jam sehari, 365 hari setahun, bukanlah tugas yang mudah, sehingga Daifuku berdedikasi tidak hanya untuk menawarkan perangkat keras tahan lama yang tahan terhadap penggunaan jangka panjang, namun juga untuk mengembangkan sistem tambahan dan menyediakan redundansi untuk mendukung pengoperasian luar biasa yang stabil dan lancar.
Misalnya, sistem Cleanway mengadopsi sistem catu daya non-kontak HID untuk meminimalkan timbulnya debu yang mungkin disebabkan oleh abrasi catu daya kontak. Sistem HID juga menerapkan langkah-langkah redundansi untuk memastikan pasokan daya yang berkelanjutan ke kendaraan. Komponen operasi sistem yang penting seperti pengontrol dan server juga disiapkan dalam rangkap dua, memastikan pengoperasian yang berkelanjutan bahkan jika perangkat mengalami malfungsi.

Selain itu, jika sebelumnya pengontrol dipasang di persimpangan rel untuk mencegah tabrakan kendaraan, sistem saat ini menggunakan kontrol nirkabel sehingga menghilangkan kebutuhan untuk menempatkan peralatan kontrol. Informasi dibagikan secara nirkabel antar kendaraan yang mendekati persimpangan, dan hanya setelah ditentukan bahwa kendaraan tidak akan bertabrakan barulah kendaraan diperbolehkan untuk melanjutkan. Dengan mengurangi jumlah peralatan yang dipasang pada rel, sistem ini lebih hemat biaya, lebih cepat dipasang, dan menggunakan lebih sedikit material dan energi, sehingga lebih ramah lingkungan.

Memenuhi kebutuhan otomatisasi dalam proses back-end

Dalam beberapa tahun terakhir, terdapat peningkatan kebutuhan akan otomatisasi dalam proses back-end manufaktur semikonduktor. Meskipun sebelumnya merupakan hal yang umum untuk melakukan peningkatan produktivitas melalui kemajuan dalam proses front-end, kemajuan dalam proses back-end, seperti pemotongan wafer dan pengemasan chip, juga penting untuk meningkatkan efisiensi di pabrik. Dibandingkan dengan proses front-end, proses back-end lebih bergantung pada tenaga kerja manual, termasuk pengangkutan chip, dan sering kali dilakukan di luar ruang bersih, jadi dengan berpindah ke lingkungan bersih yang terkendali dan mengotomatisasi transfer antar proses, fab lebih unggul. mampu menghasilkan produk berkualitas lebih tinggi dengan peningkatan efisiensi.

Dukungan untuk wafer berbentuk persegi panjang juga merupakan kebutuhan yang semakin meningkat. Dalam proses front-end saat ini, sirkuit biasanya dimasukkan ke dalam wafer silikon melingkar, namun karena wafer akhirnya dipotong menjadi chip persegi dalam pemrosesan back-end, wafer tidak harus berbentuk lingkaran. Oleh karena itu, penggunaan paket persegi yang lebih mirip dengan produk akhir menjadi cara yang populer untuk mencegah pemborosan dalam proses back-end.
Dengan memanfaatkan teknologi yang dikembangkan dalam pengangkutan panel OLED, Daifuku telah mengembangkan sistem pengangkutan FOUP untuk paket tingkat panel (PLP) yang mampu menangani substrat berukuran 600 mm persegi. Melalui adaptasi terhadap substrat persegi dan peningkatan sistem lainnya, solusi Daifuku memberikan manfaat lebih jauh lagi terhadap efisiensi pabrik semikonduktor.

Memanfaatkan kantor di seluruh dunia untuk respons lokal

Selain Shiga Works, pabrik manufaktur andalan Daifuku, Cleanroom Global Business juga memiliki pabrik produksi di Tiongkok, Taiwan, dan Korea Selatan serta anak perusahaan di AS dan Singapura. Meskipun komponen inti peralatan dikirim dari Jepang, rel pengangkut dan komponen lainnya dirancang dan dirakit di pabrik lokal. Hal ini biasa disebut sebagai “produksi lokal untuk konsumsi lokal.” Anak perusahaan lokal tidak hanya mempekerjakan perwakilan penjualan tetapi juga insinyur, sehingga memungkinkan komunikasi yang lebih rinci dengan pelanggan. Hal ini memungkinkan para insinyur untuk bekerja secara langsung dengan pelanggan, termasuk menanggapi permintaan dan masukan, tanpa perlu kunjungan lapangan oleh staf dari Jepang. Kemampuan unik untuk merespons pelanggan dengan segera adalah salah satu kekuatan terbesar Grup Daifuku, dan memungkinkan untuk memasukkan umpan balik dari pengguna di seluruh dunia ke dalam desain dan pengembangan produk.

Lokasi produksi di Tiongkok (kiri) dan Korea Selatan (kanan)

Shinichi Nakashima

Manajer, Departemen Teknik, Operasi Penjualan, Divisi Cleanroom
Daifuku Co., Ltd.

Tatsuki II

Asisten Manajer, Bagian Desain VHL 2
Grup Desain Transportasi, Departemen Desain, Operasi Produksi, Divisi Cleanroom
Daifuku Co., Ltd.

Tautan yang berhubungan

• Situs Ruang Bersih