Modulare Halbleiteranlagen effizient skalieren mit integrierter Automatisierung

Von Autos bis zur Cloud – ohne Halbleiter würde die moderne Welt, wie wir sie kennen, zum Stillstand kommen. Europa und die USA intensivieren deshalb ihre Anstrengungen, die Chipproduktion stärker in die eigenen Regionen zu verlagern, um die Versorgung langfristig zu sichern. Gleichzeitig sieht sich die Branche mit äußerst komplexen Herausforderungen in der Fertigung konfrontiert. Präzision auf Nanometerebene lässt keinen Spielraum für Fehler, während dynamische Marktanforderungen ein hohes Maß an Skalierbarkeit erfordern – fortschrittliche Automatisierung wird damit zur Grundlage.

Die Herstellung von Halbleitern erfordert höchste Präzision, exakt synchronisierte Prozesse und die Fähigkeit, sich schnell an veränderte Anforderungen anzupassen. Für AP&S, einen in Deutschland ansässigen Hersteller von Nassprozessanlagen, bedeutet das: Maschinen zu entwickeln, die präzise Prozesskontrolle mit der notwendigen Flexibilität kombinieren, um unterschiedliche Wafergrößen, Batchvolumen und dynamische Marktanforderungen abzudecken.

Investitionen in Europa und den USA beschleunigen den Wandel hin zu einer stärker regionalisierten Halbleiterproduktion. Ziel ist es, Lieferketten widerstandsfähiger zu machen und Abhängigkeiten von globalen Unsicherheiten zu reduzieren. Für AP&S bedeutet das, dass Anlagen nicht nur höchste technische Anforderungen erfüllen müssen, sondern auch schneller verfügbar sein, an regionale Vorschriften angepasst und für unterschiedlichste Einsatzszenarien ausgelegt werden müssen.
„Wir sehen zunehmenden Druck von mehreren Seiten – kürzere Lieferzeiten, globale Unsicherheiten und sehr unterschiedliche Kundenanforderungen“, erklärt Tobias Bausch, CMO und CTO bei AP&S.
Hinzu kommt die steigende Komplexität der Maschinen sowie die wachsende Bedeutung der Automatisierung. Moderne Motion-, Safety- und Robotiklösungen müssen nahtlos in einer hochintegrierten Maschinenarchitektur zusammenspielen. Damit wird die Wahl der Automatisierungsplattform zu einem entscheidenden Erfolgsfaktor.

AP&S hat mit dem GigaStep eine Nassprozessanlage mit hochintegrierter Maschinenarchitektur im Portfolio – basierend auf der Automatisierungsplattform von B&R. Die Anlage überzeugt durch ihre modulare Bauweise: Auf kompakter Fläche lassen sich verschiedene Nassreinigungsverfahren flexibel kombinieren und für unterschiedliche Wafergrößen und -dicken einsetzen.
„Unser Ziel war es, eine Plattform zu schaffen, die sich an sehr unterschiedliche Kundenanforderungen anpassen lässt – ohne jedes Mal die Maschine neu entwickeln zu müssen“, so Bausch.
GigaStep verarbeitet Wafer von 6 bis 12 Zoll, passt sich an unterschiedliche Batchgrößen und Durchsatzanforderungen an und lässt sich gezielt konfigurieren. Deshalb setzt AP&S von Anfang an auf einen durchgängig integrierten Automatisierungsansatz von B&R.

Die integrierte Automatisierungsplattform von B&R bildet das Rückgrat des GigaStep Systems. Statt mehrere Einzellösungen zu kombinieren, setzt AP&S auf eine einheitliche Architektur, die Steuerung, Motion, Safety, Visualisierung und Industrie-PCs in einem durchgängigen System vereint. Dadurch wird die Systemkomplexität von Grund auf reduziert und Schnittstellen zwischen isolierten Lösungen entfallen.
„Engineering-Teams können sich stärker auf die eigentliche Prozessoptimierung konzentrieren – dort, wo in der Halbleiterfertigung die echte Differenzierung entsteht. Genau darin liegt der eigentliche Mehrwert unserer Systeme“, erklärt Tobias Bausch.
Im GigaStep ermöglicht diese Integration eine nahtlose Kommunikation aller Komponenten, flexible Maschinenlayouts und die einfache Einbindung zusätzlicher Technologien. Da alle Elemente von Beginn an aufeinander abgestimmt sind, wird die Entwicklung effizienter und das Systemverhalten deutlich vorhersehbarer – ein entscheidender Vorteil in einer Umgebung, in der kleinste Abweichungen den Yield beeinflussen können.

AP&S baut den Einsatz von B&R Technologien seit über zwei Jahrzehnten kontinuierlich aus – von klassischen SPS-Lösungen hin zu einem vollständig integrierten Automatisierungsansatz. Daraus ist über die Jahre eine enge technische Abstimmung entstanden, und auch ein gemeinsames Verständnis für Systemanforderungen und Entwicklungsprozesse.
„Wir sind gemeinsam gewachsen. Heute profitieren wir nicht nur von der Technologie, sondern vor allem von der engen Zusammenarbeit und dem direkten Zugang zu Automatisierungsexpertise“, sagt Bausch.
Diese Zusammenarbeit ist ein wesentlicher Faktor im Umgang mit steigender Komplexität. Direkter Zugang zu Experten in Design, Integration und Inbetriebnahme ermöglicht schnellere Problemlösung, reduziert Projektrisiken und sorgt für stabile Entwicklungsprozesse. Für ein mittelständisches Unternehmen wie AP&S ist dieses Partnerschaftsmodell entscheidend, um hochkomplexe Anlagen zuverlässig und termingerecht zu liefern – insbesondere in einem Markt mit stetig steigenden technischen und zeitlichen Anforderungen.

Mit GigaStep zeigt AP&S, wie sich modulares Maschinendesign und integrierte Automatisierung gezielt kombinieren lassen, um den Anforderungen moderner Halbleiterproduktion gerecht zu werden.
Durch die Standardisierung zentraler Komponenten bei gleichzeitiger Flexibilität kann das Unternehmen unterschiedliche Marktanforderungen bedienen, ohne den Engineering-Aufwand unverhältnismäßig zu erhöhen.