Gepubliceerd op: 22 juni 2025 / Bijgewerkt op: 22 juni 2025 – Auteur: Konrad Wolfenstein
Automatiseringsoplossingen in de halfgeleider- en elektronica-industrie – Afbeelding: Xpert.Digital
Van kostendruk naar concurrentievoordeel: automatisering als gamechanger in de chipproductie
Automatiseringsoplossingen in de halfgeleider- en elektronica-industrie
De halfgeleider- en elektronica-industrie ondergaat een technologische revolutie, gedreven door geavanceerde automatiseringsoplossingen. Deze ontwikkeling is cruciaal, aangezien de eisen aan precisie, efficiëntie en productkwaliteit voortdurend toenemen, terwijl de kosten moeten worden verlaagd. Met de aanhoudende opkomst van AI en de groeiende vraag naar hoogwaardige halfgeleiders, wordt automatisering een strategische noodzaak voor de gehele industrie.
Actuele marktontwikkelingen en trends
Groeiprognoses voor 2025
De halfgeleiderindustrie staat aan de vooravond van een uitzonderlijk groeijaar. Marktonderzoekers voorspellen een groei van meer dan 15 procent voor 2025, gedreven door de toenemende vraag naar kunstmatige intelligentie en high-performance computing. De wereldwijde halfgeleidermarkt zal naar verwachting in 2025 een volume van 716,7 miljard dollar bereiken, een stijging van 13,8 procent ten opzichte van 2024.
Bijzonder opmerkelijk is de geplande uitbreiding van de productiecapaciteit: de bouw van 18 nieuwe halfgeleiderfabrieken zal naar verwachting in 2025 van start gaan, en de meeste zullen naar verwachting tussen 2026 en 2027 operationeel zijn. Deze investeringen onderstrepen de centrale rol van automatisering bij het voldoen aan de toenemende vraag.
Technologische drijfveren
De belangrijkste drijfveer achter deze ontwikkeling is kunstmatige intelligentie. Hyperscalers investeren miljarden dollars in de ontwikkeling van zeer complexe AI-algoritmen, wat de vraag drastisch verhoogt, met name naar GPU's en high-bandwidth memory (HBM). De omzet van HBM zal naar verwachting met 284 procent stijgen tot 12,3 miljard dollar in 2024.
Belangrijke automatiseringsgebieden in de halfgeleiderproductie
Waferverwerking en robotica
Het nauwkeurig hanteren van siliciumwafers is een van de meest cruciale taken in de halfgeleiderproductie. Moderne robots voor het hanteren van wafers moeten extreem dunne siliciumschijven met een dikte tot 40 micrometer en een diameter van 150 tot 300 millimeter veilig transporteren. Deze zeer fragiele materialen doorlopen tot wel 1200 processtappen en hebben vaak de waarde van een middenklasse auto per cassette.
De robotoplossingen voor het hanteren van wafers worden gekenmerkt door de volgende eigenschappen:
- Vacuümgrijpsystemen voor contaminatievrije handling
- Uiterst nauwkeurige positionering met een nauwkeurigheid in het micrometerbereik
- Geschikt voor cleanrooms tot en met ISO 7-normen
- Integratie in bestaande productielijnen van diverse machinefabrikanten
Geautomatiseerde testsystemen (ATE)
Geautomatiseerde testsystemen vormen de ruggengraat van de kwaliteitsborging in de halfgeleiderproductie. Deze systemen maken testen met een hoge doorvoer mogelijk en zorgen voor de vroege detectie van defecten, waardoor de productkwaliteit verbetert en wordt voldaan aan strenge industrienormen.
ATE-systemen worden in verschillende fasen van de halfgeleiderproductie gebruikt:
- Ontwerpverificatie
- Productietests
- Foutanalyse
- Branchespecifieke tests voor de automobiel-, luchtvaart- en defensie-industrie
Cleanroomautomatisering
Automatisering in cleanrooms vereist gespecialiseerde oplossingen die voldoen aan de hoogste reinheidsnormen. Moderne systemen zoals de Smart Semicon Fabrication-systemen bieden uiterst nauwkeurige automatisering voor het gehele waferproductieproces, van polijsten tot verpakken.
Belangrijkste kenmerken van cleanroomautomatisering:
- Cameragestuurde positioneringssystemen voor automatische waferherkenning
- Snelle cyclustijden voor maximale efficiëntie
- naleving van de ISO 7-normen
- Flexibele aanpassing aan verschillende waferformaten (150-300 mm)
Automatisering in de elektronica-industrie
SMT-lijnen en pick-and-place-technologie
Surface Mount Technology (SMT)-lijnen vormen de kern van de moderne elektronica-industrie. De automatisering van deze productielijnen omvat uiterst nauwkeurige pick-and-place-systemen die microscopisch kleine componenten op printplaten positioneren. Computer vision-systemen maken nauwkeurige positionering mogelijk en verminderen menselijke fouten aanzienlijk.
Moderne SMT-automatisering geïntegreerd:
- 3D SPI- en AOI-systemen met AI-ondersteuning
- VEGO-handlingserie voor een betrouwbare materiaalstroom
- Lasermarkeringen voor traceerbaarheid
- Precisieprinter met MultiClamp-technologie
Kwaliteitscontrole en inspectie
Geautomatiseerde optische inspectie (AOI) wordt gerevolutioneerd door machine learning. Nieuwe methoden verlagen het aantal valse positieven aanzienlijk en minimaliseren de noodzaak voor handmatige controles. De integratie van AI-algoritmen maakt een robuust onderscheid mogelijk tussen valse en echte defecten.
Geavanceerde inspectiesystemen bieden:
- 3D-beeldopname met behulp van streepprojectietechnologie
- Meting van pastadiktes van 20 µm tot 150 µm
- Detectie van deeltjes, inkepingen en gaten
- Snelheidsgeoptimaliseerde camerakoppen
Reflow-controle en procesautomatisering
Nauwkeurige regeling van reflow-ovens is cruciaal voor de kwaliteit van soldeerverbindingen. Moderne reflow-controllers bewaken en regelen automatisch complexe temperatuurprofielen om optimale soldeerresultaten te bereiken. Deze systemen kunnen tot vijf verschillende parameterreeksen opslaan en schakelen automatisch tussen verschillende soldeerprofielen.
Samenwerkingsrobots (cobots) in de elektronica-industrie
Toepassingsgebieden en voordelen
Samenwerkingsrobots hebben zich ontpopt als een gamechanger in de elektronica-industrie. Ze maken veilige samenwerking tussen mens en machine mogelijk zonder dure veiligheidsvoorzieningen. In de elektronica-industrie nemen cobots nauwkeurige assemblage- en soldeertaken over, evenals producttesten en kwaliteitscontrole.
Typische toepassingen van cobots:
- Chip testen met behulp van vacuümzuignappen
- Tests van touchscreen-apparaten
- Het solderen van printplaten
- Geautomatiseerde functionele tests
- Assemblage- en verpakkingsprocessen
Succesverhalen uit de praktijk
Bij Siemens in Erlangen automatiseren meer dan 70 cobots diverse productieprocessen. Frank Elektronik wist dankzij de inzet van cobots zijn productiecapaciteit te verdubbelen, van 430-450 naar meer dan 800 eenheden per shift. Deze voorbeelden tonen het aanzienlijke potentieel van collaboratieve robotica voor het verhogen van de efficiëntie aan.
Voorspellend onderhoud en conditiebewaking
Conditiebewaking in kritische toepassingen
Voorspellend onderhoud wordt een cruciale factor in het minimaliseren van ongeplande stilstand van installaties. In de halfgeleiderindustrie kunnen de gemiddelde kosten van stilstand meer dan € 100.000 per uur bedragen. Moderne IoT-oplossingen maken gebruik van akoestische sensoren en machine learning-algoritmen voor vroegtijdige schadedetectie.
Innovatieve benaderingen omvatten:
- Akoestische analysator voor voertuigen boven het hoofd (OHV)
- Analyse van rijgeluiden voor het opsporen van storingsfactoren
- Edge AI voor continue conditiebewaking
- Gevisualiseerde dashboards voor technici
IoT-sensoren en data-acquisitie
IoT-sensoren spelen een centrale rol in moderne automatisering. LPWAN-, BLE-, NFC- en WLAN-sensoren maken het mogelijk om nauwkeurige, realtime gegevens te verzamelen voor diverse toepassingen. In cleanrooms worden gespecialiseerde sensoren gebruikt om deeltjes, temperatuur, luchtvochtigheid en luchtdruk te monitoren.
Industrie 4.0 en digitale transformatie
Slimme fabrieken van de toekomst
De Bosch-fabriek in Dresden wordt beschouwd als een pionier van Industrie 4.0 en is een toonbeeld van de toekomst van chipfabricage. De sterk geautomatiseerde, volledig netwerkverbonden fabriek combineert methoden gebaseerd op kunstmatige intelligentie met geïntegreerde processen en zelfoptimaliserende systemen.
Belangrijkste kenmerken van intelligente halfgeleiderfabrieken:
- Datagestuurde, zelfoptimaliserende processen
- Volledige netwerkvorming van alle productiestappen
- AI-gebaseerde optimalisatie van waferproductie
- Zes weken doorlooptijd van ruwe wafer tot afgewerkte microchip
Productie-uitvoeringssystemen (MES)
MES-systemen overbruggen de kloof tussen ERP-systemen en de productieomgeving. Ze maken realtime monitoring en controle van productieprocessen mogelijk, waaronder resourceplanning, orderverwerking en kwaliteitsmanagement. De integratie van MES-systemen bevordert een naadloze informatiestroom tussen verschillende afdelingen.
Cyberbeveiliging in netwerkproductie
Toenemende connectiviteit brengt ook aanzienlijke cybersecurity-uitdagingen met zich mee. Netwerkgebaseerde automatiseringssystemen lopen een verhoogd risico op cyberaanvallen, die aanzienlijke schade aan productiefaciliteiten kunnen veroorzaken.
Tot de essentiële beveiligingsmaatregelen behoren:
- Regelmatige systeemupdates
- Netwerksegmentatie om aanvallen in te dammen
- Beveiligde authenticatie en autorisatie
- Training van medewerkers op het gebied van cyberbeveiligingsbewustzijn
Autonome robots veroveren cleanrooms en digitale tweelingen verkorten de ontwikkeltijden aanzienlijk
Integratie van machine learning en AI
Machine learning zorgt voor een revolutie in de defectdetectie bij de productie van wafers. Convolutionele neurale netwerken (CNN's) en wavelet-scattering-transformatie (WST)-modellen behalen nu al een nauwkeurigheid van 96-97 procent bij geautomatiseerde defectdetectie. Deze technologieën maken een nauwkeurigere kwaliteitscontrole mogelijk met minder handmatige tussenkomst.
Digitale tweelingen
Digitale tweelingen ontwikkelen zich tot krachtige instrumenten voor het optimaliseren van productieprocessen. Ze maken de virtuele simulatie van complexe systemen mogelijk zonder fysieke prototypes, waardoor de ontwikkeltijd aanzienlijk wordt verkort en de kosten worden verlaagd. In de elektronica-ontwikkeling kunnen digitale tweelingen de gehele levenscyclus van componenten optimaliseren, tot aan complete productielijnen toe.
Mobiele automatisering
Autonoom geleide voertuigen (AGV's) en mobiele robots zorgen voor een revolutie in het transport in cleanrooms. Systemen zoals de HERO FAB AGV combineren beproefde robottechnologie met innovatieve voertuigconcepten voor volledig geautomatiseerd transport tussen procesapparatuur. Deze oplossingen bieden 24/7-werking met een hoog laadvermogen van 100-150 kg.
Van de maakindustrie naar de slimme fabriek: waarom automatisering succes bepaalt
Automatisering in de halfgeleider- en elektronica-industrie ontwikkelt zich razendsnel. Gedreven door de vraag naar AI en technologische innovatie, evolueren productiefaciliteiten naar sterk verbonden, zelfoptimaliserende systemen. De succesvolle integratie van robotica, AI, IoT en voorspellend onderhoud zal cruciaal zijn voor het concurrentievermogen van bedrijven.
Nu de industrie op weg is naar recordgroei, moeten fabrikanten tegelijkertijd uitdagingen aanpakken zoals cyberbeveiliging, tekorten aan geschoolde arbeidskrachten en toenemende complexiteit. De bedrijven die vandaag investeren in geavanceerde automatiseringsoplossingen zullen de winnaars van morgen zijn en de toekomst van de elektronica-industrie aanzienlijk vormgeven.
Geschikt hiervoor:
Uw wereldwijde partner voor marketing en bedrijfsontwikkeling
☑️ onze zakelijke taal is Engels of Duits
☑️ Nieuw: correspondentie in uw nationale taal!
Konrad Wolfenstein
Ik ben blij dat ik beschikbaar ben voor jou en mijn team als een persoonlijk consultant.
U kunt contact met mij opnemen door het contactformulier hier in te vullen of u gewoon te bellen op +49 89 674 804 (München) . Mijn e -mailadres is: Wolfenstein ∂ Xpert.Digital
Ik kijk uit naar ons gezamenlijke project.
