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5G+機器視覺助力芯片封裝缺陷檢測

  • 時間:2021-12-13
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近日,科東軟件參與的“基于5G網絡和高實時工業操作系統在芯片生產檢測線中機器視覺檢測與軟PLC一體化控制項目”入選廣州市黃埔區、廣州市開發區5G應用示范項目,對于推動中國制造業轉型升級有重大示范意義。

根據中國半導體協會數據,2013-2020年,我國芯片市場規模不斷增長,截止至2020年中國芯片銷售額為為8848億元,較2019年增加17%。面對不斷增長的中國芯片需求,行業也對芯片生產與質檢提出了更高的訴求。

目前,現有的芯片制造技術不成熟,在芯片制造過程中產生的缺陷會直接影響產品的壽命和可靠性。現有的人工抽檢方法存在漏檢不能做到全檢,存在耗時長、勞動強度大、誤檢率高等缺點,已無法適應生產的需求;同時工業現場的網絡傳輸無法適應大規模數據量傳輸與現場高實時工業控制,亟需網絡升級。通過機器視覺檢測技術對產品進行檢測分析處理,    同時基于現場實時檢測技術檢驗產品是否符合質量要求,對保障產品質量,提高產品合格率起到了關鍵作用。隨著5G、AI、大數據、云計算等技術不斷發展及普及,芯片檢測也將迎來深度變革。

科東軟件本次方案以5G邊緣通用控制器預裝Intewell工業級網絡操作系統為核心,基于軟件定義控制,扁平化傳統網絡架構,以統一開放靈活的平臺架構面向多種工業應用場景,實現5G通信技術、機器視覺檢測、運動控制與大數據分析的融合。

該方案在現場層,發揮5G網絡高帶寬、低延時、高可靠、方便部署等特點,實現5G邊緣控制器與粘片機、焊線機的穩定通信,項目實施區域內的5G 信號覆蓋率達到90%,基于5G 的重點場景時延低于30ms;在實時操作系統方面,實時虛擬機切換時間平均值小于10微秒,實時虛擬機用戶態下的中斷響應時間平均值小于1微秒;邊緣計算層通過5G邊緣控制器,基于軟件定義控制的理念,實現一臺設備代替多個控制器,同時將PLC控制與和視覺采集功能融合于同一平臺。在應用層,視覺采集軟件采用高級語言開發環境結合工業相機廠商提供的SDK軟件驅動包實現視覺采集、視覺圖像處理和PLC控制系統之間通過MODBUS / TCP或者共享內存(Shared Memory)接口直接通信,與之前PLC和計算機網絡通信性能相比,基于軟件之間的通信可有效確保數據通信實時性和穩定性,滿足自動化控制與圖像處理的需求。最終達到生產線故障品檢出自動化率大于90%;生產過程數據可視化率大于90%,裝片工段的不良率由實施項目前的1665PPM降低至 800 PPM;焊線工段的不良率由實施項目前的234PPM降低至 160 PPM,完全符合客戶驗收標準。

該項目的順利實施,對我國促進“強芯”工程具有重要意義

1 有助于芯片封測工藝技術的融合創新

封測是芯片制造工藝流程不可或缺的環節,對CPU和其它LSI(Large Scale Integrate-on)集成電路都起著重要的作用。科東軟件集成5G、機器視覺、運動控制等熱點技術的芯片封測工藝是對于傳統人工檢測方式的融合創新、大膽嘗試,充分發揮5G高帶寬、低時延、易部署及機器視覺檢測高效、可靠的特點,促進“強芯”工程發展。

2 有助于實現流程自動化和質量改進,提效降本

機器視覺系統具有高效率、高度自動化的特性,有助實現高分辨率、高速度的封裝檢測。機器視覺系統與被檢測對象無接觸,安全可靠,7*24小時不間斷工作;機器視覺與運動控制系統的高度融合,進一步促進封測流程的自動化,提升企業生產運營的效率與降低企業的用工成本。

3 有助于技術人才的培養、能力提升

相比歐、美、日等芯片技術發達的國家與地區,我國的芯片設計、制造、封裝、測試、分析、材料等工藝技術起步晚、起點低,5G賦能與機器視覺技術的加持,實現各種技術的融合創新應用以及對歐、美、日的彎道超車,對于促進芯片產業產、學、研的協同發展,發揮企業技術人才的聰明才智,提升企業人才的能力素質具有重要作用。

制造業的未來是更自動、更智能,而“5G+工業操作系統“將拓寬工業互聯網的內涵與賦能潛力,助力智能工業騰飛。未來,科東軟件會持續與合作伙伴共同推動5G+工業操作系統融合以及應用落地,幫助企業實現提質增效,提高競爭力,搶占新機遇。科東軟件將帶領更多制造企業加入數字化、智能化的發展洪流,共同推動中國制造業智能化轉型升級。