حلول الأتمتة في تصنيع أشباه الموصلات والالكترونيات- الصورة: xpert.digital
من ضغط التكلفة إلى الميزة التنافسية: الأتمتة كجامشنجر في إنتاج الرقائق
حلول الأتمتة في إنتاج أشباه الموصلات والإلكترونيات
تمر صناعة أشباه الموصلات والإلكترونيات من خلال ثورة تكنولوجية مدعومة بحلول الأتمتة المتقدمة. هذا التطور له أهمية حاسمة لأن متطلبات الدقة والكفاءة وجودة المنتج تزيد بشكل مطرد بينما يجب تخفيض التكاليف في نفس الوقت. مع ازدهار الذكاء الاصطناعى المستمر والطلب المتزايد على أشباه الموصلات عالية الأداء ، تصبح الأتمتة ضرورة استراتيجية للصناعة بأكملها.
تطوير السوق والاتجاهات الحالية
توقعات النمو لعام 2025
تواجه صناعة أشباه الموصلات سنة نمو غير عادية. بالنسبة لعام 2025 ، يتوقع باحثو السوق نموًا يزيد عن 15 في المائة ، مدفوعًا بالطلب المتزايد على الذكاء الاصطناعي والحوسبة عالية الأداء. سيصل سوق أشباه الموصلات العالمي إلى حجم قدره 716.7 مليار دولار في عام 2025 ، وهو ما يتوافق مع زيادة بنسبة 13.8 في المائة مقارنة بـ 2024.
إن التوسع المخطط له في قدرات الإنتاج جديرة بالملاحظة بشكل خاص: يجب أن تبدأ 18 مصنعًا جديدًا لأشباه الموصلات في البناء في عام 2025 ، مع تشغيل معظمها بين عامي 2026 و 2027. هذه الاستثمارات تؤكد الدور الرئيسي للأتمتة عند التعامل مع الطلب المتزايد.
برامج التشغيل التكنولوجية
السائق ذي الصلة لهذا التطور هو الذكاء الاصطناعي. يستثمر HyperScales مليارات الدولارات الأمريكية في تطوير خوارزميات AI المعقدة ، مما يزيد بشكل خاص من الطلب على معالجة الرسومات وحكم المعالجة المركزية (HBM). من المتوقع أن يزيد معدل دوران HBM بنسبة 284 في المائة إلى 12.3 مليار دولار في عام 2024.
المجالات الأساسية للأتمتة في إنتاج أشباه الموصلات
معالجة الرقاقة والروبوتات
يعد التعامل الدقيق لأعصاب السيليكون أحد أهم المهام في إنتاج أشباه الموصلات. يجب أن تنقل روبوتات معالجة الرقاقة الحديثة أقراص سيليكون رفيعة للغاية بسمك يصل إلى 40 ميكرومترًا وأقطار من 150 إلى 300 ملليمتر. تمر هذه المواد عالية الجذابة من خلال ما يصل إلى 1200 خطوة عملية وغالبًا ما يكون لها قيمة سيارة متوسطة المدى لكل كاسيت.
تتميز الحلول الآلية للتعامل مع الرقاقة بالخصائص التالية:
- أنظمة الإمساك القائمة على الفراغ للتعامل مع خالية من التلوث
- تحديد المواقع عالية الدقة مع دقة في نطاق الميكرومتر
- توافق المساحة الخالصة حتى معايير ISO 7
- التكامل في خطوط الإنتاج الحالية لمختلف الشركات المصنعة للآلات
أنظمة الاختبار الآلية (ATE)
تشكل أنظمة الاختبار الآلية العمود الفقري لضمان الجودة في إنتاج أشباه الموصلات. تتيح هذه الأنظمة الاختبارات ذات معدل الإنتاجية المرتفع وتضمن الكشف المبكر عن الأخطاء ، مما يحسن جودة المنتج ويضمن ملاحظة المعايير الصناعية الصارمة.
تستخدم أنظمة ATE في مراحل مختلفة من إنتاج أشباه الموصلات:
- التحقق من التصميم
- اختبارات الإنتاج
- تحليل الخطأ
- اختبارات خاصة بالصناعة للسيارات والفضاء وكذلك صناعة الدفاع
أتمتة آلة التنظيف
يتطلب الأتمتة في الغرف النظيفة حلولًا متخصصة تلبي أعلى معايير النظافة. توفر الأنظمة الحديثة مثل أنظمة تصنيع Smart Semicon أتمتة عالية الدقة لإنتاج الرقاقة بأكمله لعمليات التلميع في العبوات.
الميزات الرئيسية لأتمتة الغرفة النظيفة:
- أنظمة تحديد المواقع القائمة على الكاميرا للتعرف على الرقاقة التلقائي
- أوقات دورة سريعة لتحقيق أقصى قدر من الكفاءة
- مطابقة ISO 7 القياسية
- التكيف المرن مع أحجام رقاقة مختلفة (150-300 مم)
الأتمتة في إنتاج الإلكترونيات
خطوط SMT وتكنولوجيا الاختيار والمكان
توجد خطوط تقنية الجبل السطحية (SMT) في مركز إنتاج الإلكترونيات الحديثة. تشتمل أتمتة خطوط الإنتاج هذه على أنظمة اختيار عالية الدقة ، والتي تضع مكونات مجهرية على لوحات الدوائر. تتيح أنظمة رؤية الكمبيوتر وضعًا دقيقًا وتقليل الأخطاء البشرية بشكل كبير.
أتمتة SMT الحديثة المدمجة:
- أنظمة 3D SPI و AOI مع دعم الذكاء الاصطناعي
- سلسلة معالجة الخضار لتدفق المواد الموثوقة
- علامات الليزر للتتبع
- الطابعة الدقيقة مع تقنية متعددة الماعزات
مراقبة الجودة والتفتيش
يتم إجراء ثورة في الفحص البصري التلقائي (AOI) بالتعلم الآلي. تقلل الإجراءات الجديدة بشكل كبير من معدل الفواصل الزائفة وتقليل اختبارات المتابعة اليدوية. يتيح دمج خوارزميات الذكاء الاصطناعى التمييز القوي بين الزائفة والأخطاء الحقيقية.
تقديم أنظمة التفتيش المتقدمة:
- تسجيل الصور ثلاثي الأبعاد عن طريق تقنية إسقاط الشريط
- قياس ارتفاعات العجينة من 20 ميكرون إلى 150 ميكرون
- اكتشاف الجزيئات والشقوق والثقوب
- رؤوس الكاميرا المحسنة بالسرعة
تراجع التحكم وأتمتة العملية
يعد التحكم الدقيق في مواقد التراجع أمرًا بالغ الأهمية لجودة الاتصالات التي تم حلها. تقوم وحدات تحكم التراجع الحديثة تلقائيًا بمراقبة ملامح درجة الحرارة المعقدة والتحكم فيها من أجل تحقيق نتائج لحام الأمثل. يمكن لهذه الأنظمة توفير ما يصل إلى خمس مجموعات معلمات مختلفة والتبديل تلقائيًا بين ملفات تعريف لحام مختلفة.
الروبوتات التعاونية (Cobots) في إنتاج الإلكترونيات
مجالات التطبيق والمزايا
أنشأت الروبوتات التعاونية نفسها في إنتاج الإلكترونيات. أنها تتيح التعاون الآمن بين البشر والآلات دون أجهزة حماية باهظة الثمن. في صناعة الإلكترونيات ، يأخذ Cobots العمل بالتجميع واللحام بدقة وكذلك اختبارات المنتجات وضغط الجودة.
تطبيقات cobot النموذجية:
- اختبار الرقائق مع فراغ الفراغ
- اختبارات أجهزة الشاشة التي تعمل باللمس
- لوحات لحام
- اختبارات الوظيفة الآلية
- عمليات التجميع والتعبئة والتغليف
أمثلة نجاح من الممارسة
في Siemens في Erlangen ، يقوم أكثر من 70 Cobots بأتمتة عمليات التصنيع المختلفة. تمكنت فرانك إلكتونيك من مضاعفة طاقتها الإنتاجية باستخدام Cobots ، من 430-450 إلى أكثر من 800 جهاز لكل نوبة. توضح هذه الأمثلة الإمكانات الكبيرة للروبوتات التعاونية للزيادة في الكفاءة.
الصيانة التنبؤية ومراقبة الحالة
مراقبة الحالة في التطبيقات الحرجة
أصبحت الصيانة التنبؤية العامل الرئيسي لتقليل المواقع غير المخطط لها. في إنتاج أشباه الموصلات ، يمكن أن تكون تكاليف التوقف في الوسيط أكثر من 100000 يورو في الساعة. تستخدم حلول إنترنت الأشياء الحديثة أجهزة الاستشعار الصوتية وخوارزميات التعلم الآلي للكشف عن الأضرار المبكرة.
تشمل النهج المبتكرة:
- محلل صوتي للمركبات العلوية (OHV)
- تحليل ضوضاء القيادة لاكتشاف العوامل التخريبية
- Edge-KI لمراقبة الدولة المستمرة
- لوحات المعلومات المتصور للفنيين
مستشعرات إنترنت الأشياء واكتساب البيانات
تلعب أجهزة استشعار إنترنت الأشياء دورًا رئيسيًا في الأتمتة الحديثة. تتيح أجهزة استشعار LPWAN و BLE و NFC و WLAN تسجيل البيانات الدقيقة في الوقت الفعلي للتطبيقات المختلفة. في الغرف النظيفة ، يتم استخدام أجهزة استشعار متخصصة لرصد جزيئات ودرجة الحرارة والرطوبة وضغط الهواء.
الصناعة 4.0 والتحول الرقمي
المصانع الذكية للمستقبل
يعتبر مصنع أشباه الموصلات بوش في درسدن رائدًا في الصناعة 4.0 ويوضح مستقبل الربط. يجمع المصنع الآلي للغاية والشبكات بالكامل بين طرق الذكاء الاصطناعي والعمليات المتكاملة وأنظمة التحسين الذاتي.
الخصائص الأساسية لمصانع أشباه الموصلات الذكية:
- البيانات -عمليات التحكم الذاتي في التحسين الذاتي
- إكمال الشبكات لجميع خطوات الإنتاج
- التحسين القائم على الذكاء الاصطناعي لإنتاج الرقاقة
- ستة أسابيع في جميع أنحاء الرقاقة الخام إلى الرقائق الدقيقة النهائية
أنظمة تنفيذ التصنيع (MES)
تشكل أنظمة MES الجسر بين أنظمة ERP ومستوى الإنتاج. وهي تمكن من مراقبة ومراقبة عمليات الإنتاج الحقيقية ، بما في ذلك تخطيط الموارد ومعالجة الطلبات وإدارة الجودة. يعزز تكامل أنظمة MES التدفق السلس للمعلومات بين الإدارات المختلفة.
الأمن السيبراني في الإنتاج الشبكي
تواجه الشبكات المتزايدة أيضًا تحديات كبيرة للأمن السيبراني. تتعرض أنظمة الأتمتة المتصلة بالشبكة لزيادة خطر الهجمات السيبرانية التي يمكن أن تسبب أضرارًا كبيرة لأنظمة الإنتاج.
تشمل التدابير الأمنية الحرجة:
- تحديثات النظام العادية
- تجزئة الشبكة لتحتوي على الهجمات
- المصادقة والترخيص الآمنة
- تدريب الموظفين من أجل الأمن السيبراني
الروبوتات ذاتية التغلب على غرف نظيفة وتوأم رقمي تقصر دورات التطوير بشكل كبير
التعلم الآلي وتكامل الذكاء الاصطناعي
التعليم الآلي الذي يحقق ثورة في العيب في إنتاج الرقاقة. حققت نماذج الشبكات العصبية التلافيفية (CNN) ونماذج تحويل مبعثر المويجات (WST) بالفعل دقة 96-97 في المائة في اكتشاف العيوب الآلية. تتيح هذه التقنيات مراقبة الجودة أكثر دقة في التدخلات اليدوية المنخفضة.
التوائم الرقمية
يتم إنشاء التوائم الرقمية كأدوات قوية لتحسين عمليات التصنيع. أنها تتيح المحاكاة الافتراضية للأنظمة المعقدة بدون نماذج مادية ، مما يقلل بشكل كبير من دورات التطوير ويقلل من التكاليف. في تطوير الإلكترونيات ، يمكن للتوائم الرقمية تحسين دورة الحياة بأكملها من المكونات إلى شوارع الإنتاج.
أتمتة الهاتف المحمول
سيارات الإرشاد المستقلة (AGV) والروبوت المتنقل ثورة في النقل في غرف نظيفة. تجمع أنظمة مثل Hero FAB AGV بين تقنية الروبوت المعمول بها ومفاهيم المركبات المبتكرة للنقل التلقائي بالكامل بين أدوات العملية. توفر هذه الحلول تشغيل 24/7 مع حمولات عالية من 100-150 كجم.
من التصنيع إلى المصنع الذكي: لماذا تقرر الأتمتة النجاح
الأتمتة في إنتاج أشباه الموصلات والإلكترونيات هي في مرحلة من التطور السريع. مدفوعًا بالطلب من الذكاء الاصطناعى والابتكار التكنولوجي ، تتطور أنظمة الإنتاج إلى أنظمة ذات شبكات شاملة ذاتية ومتحمسة. سيكون التكامل الناجح للروبوتات ، الذكاء الاصطناعي ، إنترنت الأشياء والصيانة التنبؤية أمرًا بالغ الأهمية للتنافسية للشركات.
بينما تتجه الصناعة إلى نمو قياسي ، يجب على الشركات المصنعة أيضًا إدارة تحديات مثل الأمن السيبراني ونقص العمال المهرة وزيادة التعقيد. الشركات التي تستثمر في حلول الأتمتة المتقدمة اليوم ستكون الفائزين في الغد وتشكل بشكل كبير مستقبل إنتاج الإلكترونيات.
مناسب ل:
شريكك العالمي في التسويق وتطوير الأعمال
☑️ لغة العمل لدينا هي الإنجليزية أو الألمانية
☑️ جديد: المراسلات بلغتك الوطنية!
كونراد ولفنشتاين
سأكون سعيدًا بخدمتك وفريقي كمستشار شخصي.
يمكنك الاتصال بي عن طريق ملء نموذج الاتصال أو ببساطة اتصل بي على +49 89 89 674 804 (ميونخ) . عنوان بريدي الإلكتروني هو: ولفنشتاين ∂ xpert.digital
إنني أتطلع إلى مشروعنا المشترك.
