⭐️ Logistika/intralogistika ⭐️ Smart & Intelligent B2B / Průmysl 4.0 (včetně strojírenství, stavebnictví, logistiky, intralogistiky) - Výrobní průmysl ⭐️ Robotika/Robotika ⭐️ XPaper

Výběr hlasu 📢

Automatizační řešení ve výrobě polovodičů a elektroniky

Publikováno dne: 22. června 2025 / Aktualizace od: 22. června 2025 - Autor: Konrad Wolfenstein

Automatizační řešení ve výrobě polovodičů a elektroniky- Image: Xpert.digital

Od tlaku nákladů k konkurenční výhodě: Automatizace jako Gamuchanger ve výrobě čipů

Automatizační řešení ve výrobě polovodičů a elektroniky

Odvětví polovodičů a elektroniky prochází technologickou revolucí, která je poháněna pokročilými automatizačními řešeními. Tento vývoj má zásadní význam, protože požadavky na přesnost, účinnost a kvalitu produktu neustále rostou, zatímco náklady musí být současně sníženy. S probíhajícím rozmachem AI a rostoucí poptávkou po vysoce výkonných polovodičích se automatizace stává strategickým imperativem pro celé odvětví.

Současný vývoj trhu a trendy

Prognóza růstu pro rok 2025

Polovodičový průmysl čelí mimořádnému roku růstu. Pro rok 2025 výzkumníci trhu předpovídají růst o více než 15 procent, což je způsobeno rostoucí poptávkou po umělé inteligenci a vysoce výkonným výpočtem. Globální polovodičový trh má v roce 2025 dosáhnout objemu 716,7 miliard USD, což odpovídá nárůstu o 13,8 procenta ve srovnání s 2024.

Plánované rozšíření výrobních kapacit je zvláště pozoruhodné: 18 nových polovodičových továren by se mělo začít stavět v roce 2025, přičemž většina z nich bude v provozu mezi 2026 a 2027. Tyto investice podtrhují ústřední roli automatizace při vyrovnávání se zvyšující se poptávkou.

Technologické ovladače

Příslušným řidičem tohoto vývoje je umělá inteligence. Hyperscales investuje miliardy amerických dolarů do vývoje komplexních algoritmů AI, což zejména zvyšuje poptávku po GPU a paměti s vysokou pásmovou šířkou (HBM). Očekává se, že obrat HBM v roce 2024 vzroste o 284 procent na 12,3 miliardy USD.

Základní oblasti automatizace při výrobě polovodičů

Manipulace s oplatkou a robotika

Přesné manipulace se silikonovým zástupcům je jedním z nejkritičtějších úkolů v polovodičové produkci. Moderní roboty manipulace s oplatkou musí bezpečně přepravovat extrémně tenké křemíkové disky s tloušťkou a průměry až 40 mikrometrů 150 až 300 milimetrů. Tyto vysoce fragilní materiály procházejí až 1200 procesních kroků a často mají hodnotu vozu střední třídy na kazetu.

Robotická řešení pro manipulaci s oplatkou se vyznačují následujícími vlastnostmi:

Vakuové poutavé systémy pro manipulaci bez kontaminace
Umístění vysokého řízení s přesností v mikrometrovém rozsahu
Čistá kompatibilita prostoru až do standardů ISO 7
Integrace do stávajících výrobních linek různých výrobců strojů

Automatizované testovací systémy (ATE)

Automatizované zkušební systémy tvoří páteř zajištění kvality při výrobě polovodičů. Tyto systémy umožňují testy s vysokou rychlostí propustnosti a zajišťují včasnou detekci chyb, což zlepšuje kvalitu produktu a zajišťuje, aby byly pozorovány přísné průmyslové standardy.

Systémy ATE se používají v různých fázích výroby polovodičů:

Ověření návrhu
Výrobní testy
Analýza chyb
Testy specifické pro průmysl pro automobilový průmysl, letecký průmysl i obranný průmysl

Automatizace čisticího stroje

Automatizace v čistých místnostech vyžaduje specializovaná řešení, která splňují nejvyšší standardy čistoty. Moderní systémy, jako jsou inteligentní systémy výroby poloklučních polot, nabízejí vysoce přesnou automatizaci pro celou produkci lešticích procesů na balení.

Klíčové vlastnosti automatizace čisté místnosti:

Systémy polohování založené na kameře pro automatické rozpoznávání destičky
Rychlé doby cyklu pro maximální účinnost
Standardní shoda ISO 7
Flexibilní adaptace na různé velikosti oplatky (150-300 mm)

Automatizace při výrobě elektroniky

Linie SMT a technologie pick-and-place

Linie technologie povrchových montáží (SMT) jsou ve středu moderní produkce elektroniky. Automatizace těchto výrobních vedení zahrnuje vysoce přesné systémy pick-and-place, které umístí mikroskopické komponenty na desky obvodu. Systémy počítačového vidění umožňují přesné polohování a výrazně snižují lidské chyby.

Moderní automatizace SMT Integrovaná:

3D SPI a AOI systémy s podporou AI
Série manipulace s VEgo pro spolehlivý tok materiálu
Laserové markery pro sledovatelnost
Přesná tiskárna s technologií multiclamp

Kontrola a kontrola kvality

Automatická optická inspekce (AOI) je revolucionizována strojovým učením. Nové postupy významně snižují rychlost pseudo -násobku a minimalizují ruční kontroly sledujte. Integrace algoritmů AI umožňuje robustní rozlišení mezi pseudo a skutečnými chybami.

Nabídka pokročilých inspekčních systémů:

3D nahrávání obrázků pomocí technologie projekce pásů
Měření výšek past od 20 um do 150 µm
Detekce částic, zářezů a děr
Rychlost-hlavy kamery optimalizované

Automatizace reflow a automatizace procesů

Přesná kontrola kamenů Reflow je zásadní pro kvalitu vyřešených spojení. Moderní regulátory reflow automaticky monitorují a řídí komplexní teplotní profily, aby se dosáhlo optimálních výsledků pájení. Tyto systémy mohou ušetřit až pět různých sad parametrů a automaticky přepínat mezi různými profily pájení.

Kolaborativní robotika (Cobots) ve výrobě elektroniky

Oblasti aplikací a výhod

Spolupráce roboti se etablovali ve výrobě elektroniky. Umožňují bezpečné spolupráci mezi lidmi a stroji bez drahých ochranných zařízení. V elektronickém průmyslu se Cobots zabývají přesně montážní a pájecími pracemi, jakož i testy produktů a kontroly kvality.

Typické aplikace Cobot:

Test čipu s vakuovými vakuami
Testy zařízení dotykové obrazovky
Desky páječek
Automatizované funkce funkcí
Procesy montáže a balení

Příklady úspěchu z praxe

Ve společnosti Siemens v Erlangen automatizuje různé výrobní procesy více než 70 cobotů. Frank Elektronik byl schopen zdvojnásobit svou výrobní kapacitu pomocí Cobots, od 430-450 do více než 800 zařízení na směnu. Tyto příklady ukazují značný potenciál kolaborativní robotiky pro zvýšení účinnosti.

Prediktivní monitorování údržby a podmínek

Monitorování podmínek v kritických aplikacích

Prediktivní údržba se stává klíčovým faktorem pro minimalizaci neplánovaných míst pro klistové systémy. V polovodičové výrobě mohou být náklady na prostoje ve střední hodnotě více než 100 000 EUR za hodinu. Moderní řešení IoT používají akustické senzory a algoritmy strojového učení pro detekci včasného poškození.

Zahrnout inovativní přístupy:

Akustický analyzátor pro režijní vozidla (OHV)
Řízení analýzy šumu pro detekci rušivého faktoru
Edge-KI pro nepřetržité monitorování stavu
Vizualizované dashboardy pro techniky

Senzory IoT a sběr dat

Senzory IoT hrají ústřední roli v moderní automatizaci. Senzory LPWAN, BLE, NFC a WLAN umožňují záznam přesných dat v reálném čase pro různé aplikace. V čistých místnostech se pro monitorování částic, teploty, vlhkosti a tlaku vzduchu používají specializované senzory.

Průmysl 4.0 a digitální transformace

Inteligentní továrny budoucnosti

Rostlina polovodiče Bosch v Drážďanech je považována za průkopníka pro průmysl 4.0 a demonstruje budoucnost čip. Vysoce automatizovaná, plně propojená továrna kombinuje metody umělé inteligence s integrovanými procesy a systémy s vlastním optimalizací.

Základní charakteristiky inteligentních polovodičových továren:

Data -kontrolované, samooptimalizující procesy
Kompletní síť všech výrobních kroků
Optimalizace výroby oplatky založená na AI
Šest týdnů po celé Raw Wafer do hotového mikročipu

Systémy provádění výroby (MES)

Systémy MES tvoří most mezi systémy ERP a úrovní výroby. Umožňují monitorování v reálném čase a kontrolu výrobních procesů, včetně plánování zdrojů, zpracování objednávek a řízení kvality. Integrace systémů MES podporuje plynulý tok informací mezi různými odděleními.

Kybernetická bezpečnost v síťové výrobě

Rostoucí sítě má také významné výzvy v oblasti kybernetické bezpečnosti. Síťové automatizační systémy jsou vystaveny zvýšenému riziku kybernetických útoků, které mohou způsobit významné poškození výrobních systémů.

Mezi kritická bezpečnostní opatření patří:

Pravidelné aktualizace systému
Segmentace sítě pro obsah útoků
Zabezpečené ověření a oprávnění
Školení zaměstnanců pro kybernetickou bezpečnost

Autonomní roboti dobývají čisté pokoje a digitální dvojčata zkrátí cykly vývoje drasticky

Strojové učení a integrace AI

Strojové učení revolucionizuje vadu ve výrobě oplatky. Modely konvolučních neuronových sítí (CNN) a transformace rozptylu vln (WST) již dosahují přesnosti 96-97 procent při automatické detekci defektů. Tyto technologie umožňují přesnější kontrolu kvality při snížených manuálních intervencích.

Digitální dvojčata

Digitální dvojčata jsou zřízena jako výkonná nástroje pro optimalizaci výrobních procesů. Umožňují virtuální simulaci komplexních systémů bez fyzických prototypů, což významně zkracuje vývojové cykly a snižuje náklady. Ve vývoji elektroniky mohou digitální dvojčata optimalizovat celý životní cyklus z komponent do dokončení výrobních ulic.

Mobilní automatizace

Autonomní řízená vozidla (AGV) a mobilní robot revolucionizují dopravu v čistých místnostech. Systémy, jako je Hero Fab AGV, kombinuje zavedenou technologii robotů s inovativními koncepty vozidel pro plně automatickou přepravu mezi procesními nástroji. Tato řešení nabízejí provoz 24/7 s vysokým užitečným zatížením 100-150 kg.

Od výroby do Smart Factory: Proč automatizace rozhoduje o úspěchu

Automatizace ve výrobě polovodičů a elektroniky je ve fázi rychlého vývoje. Produkční systémy, které jsou řízeny poptávkou AI a technologické inovace, se vyvíjejí ve vysoce propojené a samoptimalizující systémy. Úspěšná integrace robotiky, AI, IoT a prediktivní údržby bude zásadní pro konkurenceschopnost společností.

Zatímco průmysl směřuje k růstu rekordu, výrobci musí také řídit výzvy, jako je kybernetická bezpečnost, nedostatek kvalifikovaných pracovníků a rostoucí složitost. Společnosti, které dnes investují do Advanced Automation Solutions, budou vítězi zítřka a výrazně utvářejí budoucnost produkce elektroniky.

Vhodné pro: