Rozwiązania automatyzacji w produkcji półprzewodników i elektroniki- Obraz: xpert.digital
Od presji kosztowej do przewagi konkurencyjnej: automatyzacja jako gamuchanger w produkcji chipów
Rozwiązania automatyzacji w produkcji półprzewodników i elektroniki
Przemysł półprzewodnikowy i elektroniczny przechodzi rewolucję technologiczną napędzaną zaawansowanymi rozwiązaniami automatyki. Rozwój ten ma kluczowe znaczenie, ponieważ wymagania dotyczące precyzji, wydajności i jakości produktu stale rosną, podczas gdy koszty muszą zostać zmniejszone w tym samym czasie. Wraz z trwającym boomem AI i rosnącym popytem na wysokowydajne półprzewodniki, automatyzacja staje się strategicznym imperatywem dla całej branży.
Obecny rozwój rynku i trendy
Prognoza wzrostu na 2025
Przemysł półprzewodnikowy stoi w obliczu niezwykłego roku wzrostu. W 2025 r. Naukowcy rynku przewidują wzrost o ponad 15 procent, napędzany rosnącym popytem na sztuczną inteligencję i obliczeniami o wysokiej wydajności. Globalny rynek półprzewodników ma osiągnąć wolumen w wysokości 716,7 mld USD w 2025 r., Co odpowiada wzrostowi o 13,8 procent w porównaniu do 2024 r.
Planowana ekspansja zdolności produkcyjnych jest szczególnie godna uwagi: 18 nowych fabryk półprzewodników powinno rozpocząć budowę w 2025 r., Przy czym większość z nich działa w latach 2026–2027. Inwestycje te podkreślają centralną rolę automatyzacji wraz z rosnącym popytem.
Sterowniki technologiczne
Odpowiednim kierowcą tego rozwoju jest sztuczna inteligencja. Hyperscales inwestuje miliardy dolarów amerykańskich w rozwój złożonych algorytmów AI, co w szczególności zwiększa popyt na GPU i pamięć o dużej przepustowości (HBM). Oczekuje się, że obrót HBM wzrośnie o 284 procent do 12,3 mld USD w 2024 r.
Podstawowe obszary automatyzacji w produkcji półprzewodników
Obsługa waflowa i robotyka
Dokładne obchodzenie się z prętami krzemowymi jest jednym z najważniejszych zadań w produkcji półprzewodnikowej. Nowoczesne roboty obsługi waflów muszą bezpiecznie transportować wyjątkowo cienkie krążenia o grubości do 40 mikrometrów i średnice od 150 do 300 milimetrów. Te materiały o wysokiej kragena przechodzą do 1200 kroków procesowych i często mają wartość samochodu średniej na kaseta.
Robotyczne rozwiązania obsługi waflów charakteryzują się następującymi właściwościami:
- Systemy chwytania oparte na próżni do obchodzenia się z zanieczyszczeniem
- Pozycjonowanie o wysokiej precyzji z dokładnością w zakresie mikrometru
- Kompatybilność czystej przestrzeni do standardów ISO 7
- Integracja z istniejącymi liniami produkcyjnymi różnych producentów maszyn
Zautomatyzowane systemy testowe (Ate)
Zautomatyzowane systemy testowe stanowią kręgosłup zapewnienia jakości w produkcji półprzewodnikowej. Systemy te umożliwiają testy o wysokiej przepustowości i zapewniają wczesne wykrywanie błędów, co poprawia jakość produktu i zapewnia, że obserwowane są surowe standardy przemysłowe.
Systemy ATE są stosowane w różnych fazach produkcji półprzewodników:
- Weryfikacja projektu
- Testy produkcyjne
- Analiza błędów
- Testy w branży dla motoryzacyjnych, lotniczych, a także przemysłu obronnego
Automatyzacja maszyny do czyszczenia
Automatyzacja w czystych pokojach wymaga wyspecjalizowanych rozwiązań, które spełniają najwyższe standardy czystości. Nowoczesne systemy, takie jak inteligentne systemy wytwarzania półconowego, oferują bardzo precyzyjną automatyzację dla całej produkcji procesów polerowania do opakowań do opakowań.
Kluczowe funkcje automatyzacji czystej pomieszczenia:
- Systemy pozycjonowania oparte na kamerze do automatycznego rozpoznawania opłatek
- Szybkie czasy cyklu dla maksymalnej wydajności
- Standardowa zgodność ISO 7
- Elastyczna adaptacja do różnych rozmiarów płytek (150–300 mm)
Automatyzacja produkcji elektronicznej
Linie SMT i technologia pick-and-miejsca
Linie technologii Mount Surface Mount (SMT) znajdują się w centrum nowoczesnej produkcji elektroniki. Automatyzacja tych linii produkcyjnych obejmuje bardzo precyzyjne systemy wybierania i miejsca, które umieszczają mikroskopowe komponenty na płytach obwodowych. Systemy wizji komputerowej umożliwiają precyzyjne pozycjonowanie i znacznie zmniejszają błędy ludzkie.
Nowoczesna automatyzacja SMT zintegrowana:
- Systemy 3D SPI i AOI z wsparciem AI
- Seria obsługi VEGO dla niezawodnego przepływu materiału
- Markery laserowe dla identyfikowalności
- Precyzyjna drukarka z technologią multiclamp
Kontrola jakości i inspekcja
Automatyczna kontrola optyczna (AOI) jest rewolucjonizowana przez uczenie maszynowe. Nowe procedury znacznie zmniejszają pseudo -krotność i minimalizują ręczne kontrole kontrolne. Integracja algorytmów AI umożliwia solidne rozróżnienie między błędami pseudo i rzeczywistych.
Oferuj zaawansowane systemy inspekcji:
- Rejestrowanie obrazu 3D za pomocą technologii projekcji pasków
- Pomiar wysokości pasty od 20 µm do 150 µm
- Wykrywanie cząstek, wycięć i otworów
- Zoptymalizowane prędkością głowice aparatu
Kontrola i automatyzacja procesów
Dokładna kontrola pieców rozdzielowych ma kluczowe znaczenie dla jakości rozwiązanych połączeń. Współczesne kontrolery z odbiciem automatycznie monitorują i kontrolują złożone profile temperatur w celu osiągnięcia optymalnych wyników lutowania. Systemy te mogą zaoszczędzić do pięciu różnych zestawów parametrów i automatycznie przełączać się między różnymi profilem lutowania.
Współpracująca robotyka (coboty) w produkcji elektroniki
Obszary zastosowania i korzyści
Roboty współpracy utworzyły się w produkcji elektroniki. Umożliwiają bezpieczną współpracę między ludźmi i maszynami bez drogich urządzeń ochronnych. W branży elektronicznej boboty podejmują dokładnie montaż i lutownicze prace, a także testy produktów i kontrole jakości.
Typowe aplikacje Cobot:
- Test chipowy z próżniowymi próżniami
- Testy urządzeń dotykowych
- Tablice obwodów lutowych
- Zautomatyzowane testy funkcji
- Procesy montażowe i pakowania
Przykłady sukcesu z praktyki
W Siemens w Erlangen ponad 70 bobotów automatyzuje różne procesy produkcyjne. Frank Elektronik był w stanie podwoić swoją zdolność produkcyjną, używając cobotów, od 430-450 do ponad 800 urządzeń na zmianę. Przykłady te pokazują znaczny potencjał współpracy robotyki w celu zwiększenia wydajności.
Przewidywalne utrzymanie i monitorowanie stanu
Monitorowanie warunków w krytycznych aplikacjach
Konserwacja predykcyjna staje się kluczowym czynnikiem minimalizacji nieplanowanych stron zatrzymanych przez system. W produkcji półprzewodnikowej koszty przestojów w medianie mogą wynosić ponad 100 000 euro na godzinę. Nowoczesne roztwory IoT wykorzystują czujniki akustyczne i algorytmy uczenia maszynowego do wczesnego wykrywania uszkodzeń.
Obejmują innowacyjne podejścia:
- Analizator akustyczny dla pojazdów napowietrznych (OHV)
- Analiza hałasu jazdy w celu wykrywania czynników zakłócających
- EDGE-KI do ciągłego monitorowania stanu
- Wizualizowane pulpity nawigacyjne dla techników
Czujniki IoT i pozyskiwanie danych
Czujniki IoT odgrywają kluczową rolę we współczesnej automatyzacji. Czujniki LPWAN, BLE, NFC i WLAN umożliwiają rejestrowanie precyzyjnych danych w czasie rzeczywistym dla różnych aplikacji. W czystych pomieszczeniach wyspecjalizowane czujniki są używane do monitorowania cząstek, temperatury, wilgoci i ciśnienia powietrza.
Przemysł 4.0 i transformacja cyfrowa
Inteligentne fabryki przyszłości
Bosch Semiconductor Plant w Dreźnie jest uważany za pionier dla przemysłu 4.0 i pokazuje przyszłość kasztanki. Wysoce zautomatyzowana, w pełni sieciowa fabryka łączy metody sztucznej inteligencji ze zintegrowanymi procesami i systemami optymalizacyjnymi.
Podstawowe cechy inteligentnych fabryk półprzewodników:
- Dane -kontrolowane, samooptymalizowanie procesów
- Pełna sieć wszystkich etapów produkcji
- Optymalizacja opartej na opaleniznach opartej na AI
- Sześć tygodni w całym waflu do gotowego mikroczip
Systemy wykonania produkcji (MES)
Systemy MES tworzą most między systemami ERP a poziomem produkcji. Umożliwiają monitorowanie i kontrolę procesów produkcyjnych i kontrolę procesów produkcyjnych, w tym planowanie zasobów, przetwarzanie zamówień i zarządzanie jakością. Integracja systemów MES promuje płynny przepływ informacji między różnymi działami.
Cyberbezpieczeństwo w sieciowej produkcji
Rosnąca sieci ma również znaczące wyzwania cyberbezpieczeństwa. Systemy automatyzacji w sieci są narażone na zwiększone ryzyko cyberataków, które mogą powodować znaczne uszkodzenie systemów produkcyjnych.
Krytyczne środki bezpieczeństwa obejmują:
- Regularne aktualizacje systemu
- Segmentacja sieci dla zawierania ataków
- Bezpieczne uwierzytelnianie i autoryzacja
- Szkolenie pracowników w zakresie bezpieczeństwa cybernetycznego
Autonomiczne roboty podbijają czyste pokoje i cyfrowe bliźniaki drastycznie skracają cykle rozwoju
Uczenie maszynowe i integracja AI
Uczenie maszynowe rewolucjonizuje wadę w produkcji opłat. Modele przekształcone sieci neuronowe (CNN) i transformacja rozpraszania falki (WST) osiągają już dokładność 96-97 procent w automatycznym wykryciu defektów. Technologie te umożliwiają dokładniejszą kontrolę jakości w zmniejszonych interwencjach ręcznych.
Cyfrowe bliźniaki
Cyfrowe bliźniaki są ustalane jako potężne narzędzia do optymalizacji procesów produkcyjnych. Umożliwiają wirtualną symulację złożonych systemów bez fizycznych prototypów, co znacznie skraca cykle rozwojowe i zmniejsza koszty. W rozwoju elektroniki cyfrowe bliźniaki mogą zoptymalizować cały cykl życia od komponentów do kompletnych ulic produkcyjnych.
Automatyzacja mobilna
Autonomiczne pojazdy z przewodnikiem (AGV) i robot mobilny rewolucjonizują transport w czystych pomieszczeniach. Systemy takie jak Hero Fab AGV łączą technologię robota z innowacyjnymi koncepcjami pojazdów do w pełni automatycznego transportu między narzędziami procesowymi. Rozwiązania te oferują działalność 24/7 o wysokich ładunkach 100-150 kg.
Od produkcji po inteligentną fabrykę: dlaczego automatyzacja decyduje o sukcesie
Automatyzacja w produkcji półprzewodników i elektroniki jest w fazie szybkiego rozwoju. Systemy produkcyjne napędzane popytem AI i innowacjami technologicznymi rozwijają się w wysoce sieciowe, samooptymalizujące systemy. Udana integracja robotyki, sztucznej inteligencji, IoT i konserwacji predykcyjnej będzie miała kluczowe znaczenie dla konkurencyjności firm.
Podczas gdy branża zmierza pod względem rekordowego wzrostu, producenci muszą również zarządzać wyzwaniami, takimi jak bezpieczeństwo cybernetyczne, brak wykwalifikowanych pracowników i rosnąca złożoność. Firmy, które inwestują dziś w Advanced Automation Solutions, będą zwycięzcami jutra i znacznie kształtują przyszłość produkcji elektroniki.
Nadaje się do:
Twój globalny partner w zakresie marketingu i rozwoju biznesu
☑️Naszym językiem biznesowym jest angielski lub niemiecki
☑️ NOWOŚĆ: Korespondencja w Twoim języku narodowym!
Konrada Wolfensteina
Chętnie będę służyć Tobie i mojemu zespołowi jako osobisty doradca.
Możesz się ze mną skontaktować wypełniając formularz kontaktowy lub po prostu dzwoniąc pod numer +49 89 89 674 804 (Monachium) . Mój adres e-mail to: wolfenstein ∂ xpert.digital
Nie mogę się doczekać naszego wspólnego projektu.
