De acordo com pt.wedoany.com-No campo da fabricação de semicondutores, o OHT (Overhead Hoist Transfer), ou sistema de transporte aéreo, é um equipamento automatizado de transporte de materiais instalado em trilhos elevados no teto da fábrica. Este sistema utiliza componentes de elevação acionados por correia para acessar diretamente a porta de carregamento dos equipamentos de processamento, realizando a captura e o transporte de FOUPs (Front-Opening Unified Pods), sendo amplamente considerado a solução de transporte padrão para fábricas de wafers de 300 mm e para a próxima geração.
Composição do Sistema e Arquitetura Básica
O sistema OHT, como subsistema central do Sistema de Transporte Automatizado de Materiais (AMHS), possui uma arquitetura completa que abrange duas partes principais: hardware e software de controle.
A camada de hardware inclui: o sistema de trilhos instalado ao longo do teto, cujo comprimento pode ultrapassar 50 km em fábricas avançadas, com mais de 5.000 cruzamentos; o corpo principal do OHT que se desloca sobre os trilhos, com capacidade de carga geralmente de 15 a 20 kg e velocidade ajustável; o mecanismo de elevação para posicionamento vertical preciso, que precisa se adaptar às diferentes alturas de carregamento dos equipamentos; o mecanismo de pega e colocação para segurar o FOUP; e o sistema de alimentação elétrica (por barramento condutor ou indução) que suporta operação contínua 7×24 horas.
A camada de controle de software é composta pelo Sistema de Controle de Materiais (MCS), pelo Controlador de Veículo de Transporte (TSC) e pelo Controlador de Dispositivo de Armazenamento (STC), que trabalham em conjunto. O MCS é responsável pela interface com o Sistema de Execução de Manufatura (MES), recebendo instruções globais de transporte e as distribuindo aos controladores; o TSC gerencia o status e a alocação de tarefas de cada OHT; o STC gerencia as informações dos FOUPs nos dispositivos de armazenamento. A comunicação em tempo real entre os níveis é feita sem fio, e o servidor central pode construir uma imagem completa do movimento de cada equipamento em toda a fábrica, semelhante a um centro de controle de tráfego supervisionando o fluxo de veículos em uma cidade.
Fluxo de Trabalho e Princípio de Operação
O processo de operação do OHT pode ser resumido em quatro etapas: "recepção de instrução, planejamento de rota, execução do transporte e entrega precisa". Primeiro, o sistema MCS recebe a solicitação de transporte de material do MES, analisa informações como equipamento de destino, prioridade do processo e tipo de contêiner, e as envia para o TSC correspondente. Em seguida, o TSC escala um OHT ocioso, calcula a rota ideal do ponto de partida ao ponto de destino com base no mapa topológico dos trilhos e controla o movimento do carro ao longo do guia.
Quando o OHT se aproxima da posição alvo, o sistema muda para o modo de baixa velocidade, realiza o posicionamento em nível milimétrico através de sensores de posição, e o mecanismo de elevação ajusta a altura para que o mecanismo de pega e colocação complete a captura ou o posicionamento do FOUP. Durante todo o processo de transporte, a velocidade média do OHT em trilhos retos pode atingir 5 m/s (18 km/h), e em trilhos curvos, 1 m/s (3,6 km/h). Em fábricas avançadas, o tempo de transporte único (incluindo espera, deslocamento e pega/colocação) é de cerca de 18 a 25 segundos, o volume diário de transporte do sistema pode chegar a centenas de milhares de viagens, e a disponibilidade do sistema deve ser mantida acima de 99,99%.
Indicadores Chave de Desempenho e Pontos Técnicos
Os parâmetros centrais do sistema OHT abrangem precisão de posicionamento, desempenho operacional, controle de vibração e nível de limpeza. Processos avançados exigem erro de posicionamento horizontal não superior a ±0,1 mm, erro de alinhamento vertical não superior a ±0,2 mm, velocidade máxima de operação de 3,0 a 3,5 m/s e ciclo de pega/colocação inferior a 5 segundos. O controle de vibração é um fator chave que afeta o rendimento de processos avançados; para o nó de 3 nm, a aceleração da vibração durante o transporte deve ser inferior a 0,2 G, caso contrário, pode causar desvios excessivos no alinhamento da litografia. Para suprimir a vibração, os OHTs de alto padrão geralmente adotam a tecnologia de acionamento por levitação magnética, eliminando a vibração por atrito através da transmissão sem contato, permitindo um processo de partida e parada preciso e controlável, evitando ao mesmo tempo a contaminação por partículas de lubrificante, com ruído inferior a 55 dB.
Em termos de esquemas de posicionamento, o posicionamento por barra de grade Gray, devido à sua forte capacidade anti-interferência (não afetado por poeira ou interferência eletromagnética) e precisão de até ±2 mm, tornou-se a escolha principal para Fabs de alto padrão; o posicionamento por codificador tem custo menor, mas é suscetível a deslizamentos, sendo adequado para processos maduros; a medição a laser é usada em cenários personalizados. Além disso, o sistema OHT possui capacidade de rastreamento de status em tempo real, podendo monitorar anormalidades como temperatura e vibração dos wafers durante o transporte, respondendo prontamente para garantir a segurança do transporte.
Vantagens de Aplicação e Situação Atual da Indústria
Em comparação com Veículos Guiados Automatizados (AGVs) de piso ou esteiras transportadoras, o sistema OHT apresenta vantagens significativas em várias dimensões. Sua instalação elevada não ocupa espaço no piso, aumentando a taxa de utilização da área da sala limpa; a operação totalmente automatizada reduz o contato direto entre pessoal e materiais, diminuindo o risco de contaminação por partículas; o transporte em alta velocidade encurta o tempo de processamento do material, melhorando assim a eficiência geral da produção; ao mesmo tempo, a operação automatizada também ajuda a reduzir custos de mão de obra e manutenção, garantindo a continuidade da produção com alta estabilidade operacional.
Do ponto de vista do mercado, o mercado global de sistemas OHT tem sido dominado por empresas como Daifuku e Murata Machinery do Japão, com alta concentração no mercado de Fabs de 12 polegadas de alto padrão. De acordo com estimativas de pesquisa de mercado, o mercado de OHT na China deve atingir 6,81 bilhões de yuans em 2026. Empresas chinesas como Mifei Technology, Huaxin Equipment, Chengchuan Technology e Zhijianeng já alcançaram avanços em algumas linhas de produção, mas ainda existem lacunas em indicadores como precisão de posicionamento (China: cerca de ±0,1 mm vs. Internacional: ±0,05 mm), velocidade operacional (China: 3,5 m/s vs. Internacional: 4,0 m/s) e controle de vibração (China: 0,5 μm/s vs. Internacional: 0,1 μm/s). Com a expansão em larga escala das fábricas de wafers chinesas e a aceleração do processo de substituição nacional, o sistema OHT tem potencial para se tornar o próximo campo de avanço abrangente no setor de equipamentos semicondutores.
