本期被访嘉宾为苏州新施诺半导体设备有限公司总经理王宏玉。王宏玉本科毕业于清华大学无线电系半导体器件与物理专业,在中国科学院沈阳自动化研究所获得硕士研究生学位,教授研究员级高级工程师,正研究员。
王宏玉是中国机器人领域顶级专家和主要开创者之一,也是中国移动机器人产业联盟(CMR)名誉主席、清华大学校友总会先进制造专委会委员。机器人和自动化物流领域30余载的耕耘,使得王宏玉对机器人产业有着深刻的洞察。王宏玉曾先后担任沈阳新松机器人自动化股份有限公司高级副总裁,北京旷视科技有限公司资深副总裁,现任新施诺集团总经理兼法定代表人,在技术、产品、团队搭建、公司管理等方面积累了丰富的经验。欢迎大家与我们一起听他的精彩分享。
求是缘:您能否为我们系统地介绍一下——AMHS系统(自动化物料搬运系统)的复杂构成体系及其各个部分的功能?
王宏玉:AMHS自动化物料搬运系统(Automatic Material Handling System)是一种通过软件系统的控制与调度,利用天车、储料库等硬件设备,实现物料在生产线工序间的自动搬运、缓冲存放的系统。
(图为AMHS系统模型展示)
目前,AMHS已经广泛应用在面板、半导体、新能源电池以及其他物流领域。由于半导体行业对高精度、高洁净、高价值等维度的严苛标准,半导体生产企业对AMHS产品及其供应商的要求也格外严格。
AMHS系统包含“硬件”和“软件”两大部分。
硬件部分包括:轨道、天车(OHT)、存储库(Stocker)、传送带(SEMI Conveyor)、跨层高速塔(SEMI HT)、维修设备(MTL/F-MTL)、空中缓存(OHB)、AGV(自动导引运输车)等设备。
软件层面可分为三层:MCS(物料搬送控制系统)、TCS(搬送控制系统)以及VCS(车辆控制系统)。
半导体工厂通过MES(制造执行系统)连接AMHS软件,AMHS三套系统调度软件对硬件设备发送相关指令,实现了半导体Fab厂车间内的晶圆搬运,最终实现了工厂“无人化生产”的现状。
在生产不同尺寸晶圆的Fab厂中,需要天车、AGV来搭配组合使用或分开使用。整体来看,12吋Fab以天车为主,客户更看重“高效率、高稳定以及高洁净”的特点;而在6吋或8吋Fab中,物料搬运量不大,同时产品生产流程受工艺设备的限制,考虑到前期成本投入,AGV产品则占有一定的市场比例。
求是缘:您能否从技术难点、零部件供应链的维度,为我们分析一下:导致国产AMHS迟迟难以取得较大突破的因素包括哪些?
王宏玉:导致国产AMHS难以取得较大突破的因素有以下几点:
半导体行业对AMHS的关键要求就是“稳定”,因此长时间的积累、无数客户现场的数据反馈,会给AMHS企业的产品及研发形成正向反馈,从而帮助AMHS企业实现产品质量的突破。时间太短的话,AMHS产品很难有深厚的积累去实现技术突破。头部的国外AMHS友商成立于1930s~1940s期间,拥有近百年的时间积累和项目现场丰富的经验沉淀。
进一步来剖析:AMHS系统的难点在于以下几个方面:
第一,AMHS难以突破的根本在于系统稳定性。只有做到极致稳定,技术才能真正实现突破。天车是由工业级零部件组装成的整机系统,但天车的稳定性要求是工业品的10倍以上。天车运转过程中任何环节失误都可能导致系统停摆。每一个问题的发现和解决都依赖长期的测试与验证,这不是一个可以“速成”的产品和行业,这个过程非常依赖时间积累和经验积累。天车系统的稳定性必须经过严格测试,无法简单复制粘贴。即使机械结构可以模仿,但如果产品的设计者缺乏对关键细节的理解,也无法保证系统运行。因此在天车领域,设计过程中很多细节、问题和经验的积累,才是Know-how所在。
(图为新施诺天车产品)
第二,从AMHS零部件供应链的角度来看,我们首先应该区分“纯国产化”和“国产可控”这两个概念。虽然某些零部件是来自国外的企业,但它们已在国内实现本地化生产,并且能够随时采购,那么它们就属于“国产可控”,对于这种情况无需完全替换。其次,零部件的替换,对产品的质量可能带来很严重的影响。举例来说,假设一台天车中有10个零部件原来是进口,如果全部都换成纯国产零部件,则可能会衍生出10个风险点;风险点的叠加对于天车带来的影响是指数级别累计的,对天车的稳定性影响极大,更甚者导致天车整厂宕机,整个Fab厂停产。因此,天车零部件国产化需要分轻重缓急,有计划地进行。先换其中某一个零部件,完成测试,验证通过。再更换下一个零部件,重复上述流程,保证天车产品质量。无论是对于国产天车厂商还是零部件厂商而言,我们都需要一个持续的过程去成长。因此,我们需要兼顾国产化节奏和整机良率之间的平衡。
第三,人才匮乏也是不容忽视的因素之一。在AMHS领域,需要复合型能力的人才,但现成可用的人才较少。我们新施诺是以“产品定义、底层设计,双线并进”的思路组建团队,实现角色互补、协同作战。在组建团队时需要充分结合不同人才的背景,将其放在合适的角色岗位上分工协作。例如, Fab厂(客户)背景出身的人担任产品经理,主要来做产品定义;非标自动化产品或机器人产品背景出身的人,因其更熟悉底层机理,主要来负责产品设计和产品实现。我们团队还有一个优势——拥有一支深耕行业四十几年,积累了经验丰富的海外团队,沉淀的经验正是我们加速迭代、提升产品可靠性的底气所在。
求是缘:在12吋半导体Fab中,AMHS基本上还是外资品牌垄断的局面。您能否站在用户Fab的视角来分析一下:在AMHS方案品牌选择上,导致Fab如此保守审慎的深层次原因是什么?
王宏玉:首先,从供应链角度来看,一旦某类产品已有两家成熟供应商,客户通常不会再考虑引入第三家,以避免增加沟通和更换成本;
第二,从对Fab的生产节奏影响来看,AMHS作为Fab厂的核心物流系统,强调整体分工,全流程协同。一旦AMHS某个部分出现问题故障,会导致整个车间的生产停摆,这对Fab的生产影响极大,这一点与工艺生产设备是完全不同的;
第三,从对Fab资金投入占比来看,AMHS的资金投入仅占Fab整体资金投入的3%左右,一个12吋Fab整体投资动辄就是百亿之巨,不大可能因为几亿元的AMHS系统而去冒风险影响整个Fab的达产计划。基于自身压力和指标要求,客户在选择AMHS厂商时普遍采取保守策略,照搬主流Fab的AMHS厂商方案,也是合情合理之选,极为谨慎。
然而,近年来,因为美国的“芯片法案”打压等外部压力驱动下,Fab厂开始关注供应链安全,逐步考虑引入第三家AMHS国产厂商(现阶段,市场上主流AMHS供应商全部来自海外),这也让天车国产化看到了一丝曙光,有了实现天车国产化路径的可能。
目前国产天车业界存在两种进入前道工艺Fab厂的路径:第一种是进入中小体量的前道Fab,如8吋SiC线;另一种是进入中大体量硅基Fab,以“区域试点方式”局部部署,但这个方案只是局限于Fab厂的某一个小区域内“试跑”。
长期来看,只要系统稳定性和综合性能逐步成熟,国产方案有望获得头部Fab采纳。
求是缘:新施诺团队为客户提供全套AMHS系统服务。服务行业覆盖:面板、半导体、智慧工厂及新能源电池厂等。您能否从需求差异、方案设计、施工流程、交付标准等方面来给我们介绍一下:不同行业客户对AMHS方案要求的差异点?
王宏玉:基于行业场景对AMHS应用难度的要求方面来看,按从高到低的顺序依次为:半导体、面板、新能源。
半导体行业是洁净度等级要求最高的应用场景,前道Fab的洁净度等级是百级。负载通常15KG以内,稳定度要求最高;
(图为半导体存储库)
面板行业的洁净度等级通常为千级,负载是50KG左右,稳定度次之;
新能源电池行业的洁净度等级以万级为主,负载约150KG左右,稳定度更次之。
在方案设计、施工、交付、维保等方面,不同行业对AMHS的差异可以用“大同小异”来做形象地说明。从大流程上来看,从设计-交付流程是一样的。
差异在于不同应用行业的具体细节要求不同:半导体行业是在一个有高洁净度要求的环境下提供全套的AMHS智能方案。对于AMHS厂商而言,环境洁净度要求越高,实现难度相对就越大。在面板和新能源电池行业,AMHS厂商面对的难题是负载要求,负载越大,天车相应的运转速度就会变慢。因此我们在围绕不同的行业应用进行AMHS的方案设计、运输稳定性把控等方面,的确存在小细节上的差异。
客观来讲,每一个AMHS下游应用行业都是有每个细分行业的差异和不同的难点,需要相应的行业经验和Know-how才能匹配。
求是缘:在AMHS领域,前有日本2家巨头固守城池、后有多家国内友商紧紧追赶。您能否为我们剖析一下:支撑新施诺团队逐步实现从行业中的“追赶者”角色转变为“领先者”的核心竞争力基础是什么?
王宏玉:从全球AMHS产业供应商来看,大致可分为三个梯队:
第一梯队:日本两家头部AMHS企业。其占据了半导体领域AMHS 90%的份额,技术成熟。
第二梯队:以韩国的2个团队为代表的企业。第二梯队的企业在技术能力上距离头部有一定差距,但是比现阶段国产创业团队积累的时间更长,经验相对更丰富。
第三梯队:主要以目前大部分国产化AMHS企业为主。因为入局相对较晚,和前两个梯队的AMHS企业在技术、产品、市场方面都有一定的差距。
(图为新施诺天车车间展示)
新施诺团队目前已跻身于第二梯队,正在奋力追赶第一梯队。新施诺的AMHS团队坚持软硬件两条腿走路,持续打磨AMHS软硬件系统的稳定性,提升MCBF等核心性能指标。(MCBF是指天车搬运多少次出一次故障,国际头部友商的MCBF≥10万次;大型Fab一天的搬运量约40万次)。
硬件系统部分,我们的韩国团队在机械结构设计、电控设计等方面已经积累了20余年,并且得到了韩系大型Fab厂的验证,基础非常扎实。在此基础上,我们基于自主研发、项目交付和客户反馈持续优化迭代。
软件层面部分,我们坚持自己重构并开发软件,按照第一梯队的软件要求及标准来优化。我们分别从三层即——MCS、TCS、VCS——来进行架构层面的重构、设计新的软件架构,以保证我们的软件能力水平实现与国际头部友商接近甚至部分的超越,并确保软件系统的稳定性。
求是缘:您能否为我们分享一下:当年筹建新施诺公司背后的故事:为何实业集团新松机器人会选择联姻投资机构来组建成立一家AMHS公司?新施诺收购具有48年历史沉淀的韩国团队SYNUS Tech背后的战略考量?
王宏玉:新松机器人多年来一直在持续投入并孵化诸多新技术方向团队。2018年公司启动海外并购战略,成功收购韩国SYNUS Tech,填补其在半导体领域天车系统的关键技术短板。自2022年以来,新松机器人进一步优化资本结构,决定引入外部产业资金,这也是为了更好地、更快推动产业发展,实现国产化替代的战略使命。
早在2017年新松与SYNUS Tech团队建立联系,在充分评估其技术实力和市场契合度后认为收购SYNUS Tech公司是一件值得去做的事情。韩国SYNUS Tech团队也认为新松机器人团队有半导体基因(大气/真空机械手),双方的契合度更高,遂而接受新松机器人的收购。
求是缘:如今的新施诺团队源于实业集团与投资机构的强强联合+陆续收购整合了外资团队而来。相对而言,新施诺团队的成员背景更加多元化。对于一家公司的管理者而言,整合团队、跨文化的沟通管理实属不易。作为过来人,请您再分享一下:关于整合复杂背景团队、跨文化管理方面的宝贵经验和心得?
王宏玉:跨文化团队的管理和整合的确不易,其中既涵盖跨国团队资源整合又涉及法律合规性。在跨国管理过程中,我们深刻体会到语言、思维方式及管理习惯所带来的文化差异。即便同为亚洲文化,不同国家团队之间依然存在理解偏差,沟通需建立在充分尊重和持续磨合的基础上。在跨境团队管理以及人事管理上,我们坚持“本地人管理本地团队的思路”。同时,由董事会制定韩国公司的章程,确保管理的目标一致。在跨国项目中的重要事务沟通执行过程中,我们会聘请专业的第三方服务机构来完成。一方面第三方机构有其自身的专业性,另一方面也为双方提供缓冲和协调机制,降低摩擦风险。在评估被收购企业中存在的问题时,我们聘请专业的第三方咨询机构来评估被收购企业中的存在的问题。在集团内部的重要法律事件决策上,我们均委托拥有韩国法律资质的律师及咨询机构,以规避双方因语言和法律条文的差异而产生分歧。
求是缘:中国机器人产业的发展历程。您如何看待不同类型的机器人,在不同细分应用领域,真正的应用场景落地能力水平之间的差异?
王宏玉:“机器人”是一个广义的概念,不同细分领域对应不同类型的机器人。OHT天车本质上也属于机器人的范畴,二者之间虽然应用领域场景不同,但其底层控制逻辑与核心零部件具有高度相似性。
两者的区别在于应用场景要求不同,天车的算法的调度更复杂、洁净度等级更高,可靠性要求更严苛。AMR/AGV所应用的工业场景相对而言没有洁净度的要求,设计AMR/AGV时不需要考虑洁净要求。
当前行业热点聚焦于人形机器人。人形机器人是轴数更多的机器人,一般是40+个轴,按照常规控制理论实践来执行会变得困难。但是随着AI大模型的出现,使得多轴控制变得容易。可以借助大模型的神经元的方式来控制40+轴的精密协调运动。AI大模型的出现让人形机器人的未来应用想象空间变得丰富起来,但未来应用场景真正能落地在哪里还需要进一步探讨。
求是缘:作为求是缘半导体联盟的新晋会员单位,您如何看待联盟与会员之间的关系?您认为求是缘半导体联盟应该在哪些方面继续优化,才能更好服务产业会员?
王宏玉:求是缘半导体联盟与多数国内产业联盟相似,核心职责是搭建交流的平台,推动会员协同发展。
求是缘半导体联盟具备深度行业认知,能够为企业提供方向指引和战略参考。通过深度的技术分享、趋势研究和产业回顾,帮助企业把握发展节奏。联盟可以定期邀请专家、企业家进行主题演讲,针对不同的细分行业做一个全面性回顾、对未来的行业发展做展望,让会员能对产业有更系统的了解。成熟企业的经验值得推广,新创企业可以从中吸收经验,少走弯路。同时,联盟也能提醒我们的会员企业别一直低头拉车,忘记抬头看路,要能及时地判断走的方向对不对。
从联盟自身发展来讲,我们也应该吸取和借鉴其它联盟的成功经验和失败教训。我们不能打着联盟的名义“赚快钱”;联盟不应和会员之间形成“做生意”的关系,当联盟自己下场做生意时,无形中已经折损了会员与联盟之间的信任;联盟更不应与会员争利,破坏自身口碑。求是缘半导体联盟应该始终秉持“中立、客观”的定位,从而推动联盟能继续往前走,走得更稳,走得更远。
(图为采访人和被访嘉宾合影)
采访者后记
对于在硬科技领域创业的公司而言:始终要回答好几个问题:公司存在的意义到底是什么?公司的存在有没有给行业创造什么价值?公司存在与否对行业有无影响?
回顾AMHS头部友商的发展历程生动地诠释了朴素的道理:成功的背后需要长时间的积累与准备。
见贤思齐,作为后进跟随者,我们应该承认先进友商→谦虚地学习先进友商→逐渐接近先进友商→最终赶超先进友商。从“战略+战术”两个维度双管齐下,既要积极联合外部生态力量,又要能向内激发锤炼团队内力。
在硬科技领域创业,机会反而蕴藏于那些“难而正确”的事情上。选择弯路(难而正确的事),看似“又笨又慢”,但它是必经的过程。
捷径虽短,但难免有“暗坑”。看似更快的捷径(抄袭),貌似可以让企业走得更快,但最终还是要停下来去补上该补的缺口。
真正的捷径,不是缩短路程,而是减少反复;不是走得快,而是走得远。
天道岂巧,道以拙成。不走捷径往往才是最大的捷径。既然已经定好方向,就不要花太多心思琢磨走哪条“近路”。我们更应该把注意力放在如何走好脚下的每一步:沉住气,守住心,走稳、走实。
采访人:刘红
摄影/编辑:马丹凤
审阅:常亮、徐若松
感谢联盟会员单位:新施诺团队对本次采访提供的支持和协助。
感谢联盟苏州联络处志愿者:叶青青、朱凤鸣参与本次采访。
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