摘要：要在有限的空間內(nèi)實(shí)現(xiàn)高速、穩(wěn)定的晶圓搬運(yùn)，對(duì)于OHT天車系統(tǒng)的核心零部件——伺服系統(tǒng)有著近似嚴(yán)苛的要求，本文簡(jiǎn)要介紹了采用清能德創(chuàng)CoolDrive系列多軸一體伺服驅(qū)動(dòng)器的OHT天車控制系統(tǒng)的特點(diǎn)和應(yīng)用優(yōu)勢(shì)。

在半導(dǎo)體制造工廠（FAB）中，天車系統(tǒng)（Overhead Hoist Transport，簡(jiǎn)稱OHT）是晶圓自動(dòng)化物料搬運(yùn)系統(tǒng)（AMHS）的核心組成部分。它通過精準(zhǔn)高效的物料傳輸，對(duì)晶圓進(jìn)行高效且精準(zhǔn)的運(yùn)輸，支撐著半導(dǎo)體制造全流程的穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)。

1 OHT的應(yīng)用與挑戰(zhàn)
OHT天車系統(tǒng)主要由以下幾個(gè)部分組成（見圖1):
①導(dǎo)軌：安裝在廠房天花板上的軌道，用于吊車的移動(dòng)。
②吊車：沿著導(dǎo)軌移動(dòng)的起重設(shè)備，用于抓取和放置物料。
③載具：用于承載和保護(hù)物料（如晶圓盒）的專用容器。
④控制：負(fù)責(zé)控制吊車運(yùn)動(dòng)、抓取和放置物料的自動(dòng)化系統(tǒng)。
然而，要在有限的空間內(nèi)實(shí)現(xiàn)高速、穩(wěn)定的晶圓搬運(yùn)，對(duì)于OHT的核心零部件——伺服系統(tǒng)有著近似嚴(yán)苛的要求：
· 體積緊湊：驅(qū)動(dòng)器的體積需要足夠緊湊，以適應(yīng)高空軌道運(yùn)輸?shù)莫M小空間約束；
· 精準(zhǔn)穩(wěn)定：晶圓價(jià)值昂貴，需要搬運(yùn)精度控制在±1mm以內(nèi)，振動(dòng)值<0.3G，避免晶圓破損；
· 便捷易用：在分秒必爭(zhēng)的半導(dǎo)體制造業(yè)，功能豐富的伺服產(chǎn)品可以有效提升設(shè)備精準(zhǔn)性，配合便捷易用的調(diào)試軟件能大幅提升晶圓搬運(yùn)效率。

2 清能德創(chuàng)多軸一體伺服方案
清能德創(chuàng)多軸一體伺服解決方案直擊OHT應(yīng)用“痛點(diǎn)”，為半導(dǎo)體制造工廠的“空中物流”賦能加碼，讓晶圓“飛”得更穩(wěn)。清能德創(chuàng)多軸一體伺服解決方案的特點(diǎn)包括：
(1)體積緊湊，節(jié)省空間
采用清能德創(chuàng)CoolDrive系列多軸一體伺服驅(qū)動(dòng)器（圖2），通過高度集成化設(shè)計(jì)，在體積優(yōu)化方面展現(xiàn)出顯著優(yōu)勢(shì)，大幅降低安裝所需空間，滿足高空軌道運(yùn)輸?shù)莫M小體積要求。
(2)性能卓越，精準(zhǔn)搬運(yùn)

清能德創(chuàng)多軸 一 體伺服采用全新硬件架構(gòu)，支持EtherCAT總線通信（250μs），多核高性能主控芯片，電流環(huán)控制周期最快達(dá)31.25μs，速度環(huán)和位置控制周期最快達(dá)125μs，并且內(nèi)置動(dòng)態(tài)制動(dòng)、振動(dòng)抑制，集成安全功能等高階應(yīng)用功能。
應(yīng)用效果：速度高達(dá)5m/s；定位精度0.5mm以內(nèi)。
(3)功能豐富，提質(zhì)增效
清能德創(chuàng)多軸一體伺服內(nèi)置豐富伺服功能，配合專業(yè)便捷的調(diào)試軟件DriveMaster，能有效提升晶圓運(yùn)機(jī)器的搬運(yùn)效率與可靠性，避免因振動(dòng)造成的晶圓破損。
①高階振動(dòng)抑制算法（圖3）
可顯著減少振動(dòng)的不良影響，提升搬運(yùn)關(guān)節(jié)過程中的動(dòng)作準(zhǔn)確性，避免晶圓在運(yùn)輸過程中因振動(dòng)造成的損壞。
②小車行走主從軸同動(dòng)控制
利用多軸一體特性，在同一主控MCU上實(shí)現(xiàn)主軸和從軸的功能，數(shù)據(jù)交互幾乎無延遲。與傳動(dòng)方式相比，節(jié)省了硬件通信線纜且避免了信號(hào)干擾，同時(shí)使得主、從軸數(shù)據(jù)交互不受通信帶寬限制。
同時(shí)，還支持位置、速度模式控制和力矩實(shí)時(shí)在線切換（圖4），便于控制器實(shí)現(xiàn)各類應(yīng)用功能。運(yùn)行時(shí)，控制器僅需對(duì)主軸進(jìn)行控制，節(jié)省控制器的算力和總線數(shù)據(jù)帶寬，提升系統(tǒng)性能。
③無限位置模式
內(nèi)置絕對(duì)值編碼器無限位置模式，配合控制器解決增量式編碼器圈數(shù)溢出問題，斷電后仍能保留絕對(duì)位置信息，不必重新執(zhí)行尋零操作，提升生產(chǎn)效率。

3 結(jié)語
高效穩(wěn)定的OHT不僅能夠?qū)崿F(xiàn)精準(zhǔn)的晶圓搬運(yùn)，而且在速度和成本方面也具有顯著優(yōu)勢(shì)。在多軸一體伺服驅(qū)動(dòng)的配合下，OHT天車可以高效、精準(zhǔn)的生產(chǎn)，有效降低了晶圓搬運(yùn)的制造成本，提升半導(dǎo)體制造廠競(jìng)爭(zhēng)力。