Yayınlanma tarihi: 22 Haziran 2025 / Güncelleme tarihi: 22 Haziran 2025 – Yazar: Konrad Wolfenstein
Yarı iletken ve elektronik üretiminde otomasyon çözümleri – Görsel: Xpert.Digital
Maliyet baskısından rekabet avantajına: Çip üretiminde otomasyon oyun değiştirici bir unsur.
Yarı iletken ve elektronik üretiminde otomasyon çözümleri
Yarı iletken ve elektronik endüstrisi, gelişmiş otomasyon çözümleriyle yönlendirilen bir teknolojik devrimden geçiyor. Hassasiyet, verimlilik ve ürün kalitesine yönelik talepler sürekli artarken, maliyetlerin de düşürülmesi gerektiği için bu gelişme çok önemlidir. Süregelen yapay zeka patlaması ve yüksek performanslı yarı iletkenlere olan artan talep ile otomasyon, tüm endüstri için stratejik bir zorunluluk haline geliyor.
Güncel piyasa gelişmeleri ve trendleri
2025 için büyüme tahminleri
Yarı iletken endüstrisi olağanüstü bir büyüme yılına hazırlanıyor. Piyasa araştırmacıları, yapay zekâ ve yüksek performanslı bilgi işlem talebindeki artışın etkisiyle 2025 yılı için %15'in üzerinde bir büyüme öngörüyor. Küresel yarı iletken pazarının 2025 yılında 716,7 milyar ABD doları hacmine ulaşması ve 2024 yılına kıyasla %13,8'lik bir artış göstermesi bekleniyor.
Özellikle dikkat çekici olan, planlanan üretim kapasitesi genişlemesidir: 2025 yılında 18 yeni yarı iletken üretim tesisinin inşaatına başlanması planlanıyor ve bunların çoğunun 2026 ile 2027 yılları arasında faaliyete geçmesi bekleniyor. Bu yatırımlar, artan talebi karşılamada otomasyonun merkezi rolünün altını çiziyor.
Teknolojik etkenler
Bu gelişmenin temel itici gücü yapay zekâdır. Büyük ölçekli veri merkezleri, son derece karmaşık yapay zekâ algoritmalarının geliştirilmesine milyarlarca ABD doları yatırım yapıyor; bu da özellikle GPU'lar ve yüksek bant genişliğine sahip bellek (HBM) için talebi önemli ölçüde artırıyor. HBM gelirlerinin 2024 yılında %284 artarak 12,3 milyar ABD dolarına ulaşması bekleniyor.
Yarı iletken üretiminde otomasyonun kilit alanları
Yarı iletken levha işleme ve robotik
Silikon levhaların hassas bir şekilde taşınması, yarı iletken üretimindeki en kritik görevlerden biridir. Modern levha taşıma robotları, 40 mikrometreye kadar kalınlıkta ve 150 ila 300 milimetre çaplarında son derece ince silikon diskleri güvenli bir şekilde taşımalıdır. Bu son derece kırılgan malzemeler 1200'e kadar işlem adımından geçer ve genellikle her bir kaset orta sınıf bir otomobilin değerine eşdeğerdir.
Yarı iletken levhaların işlenmesine yönelik robotik çözümler aşağıdaki özelliklerle karakterize edilir:
- Vakum tabanlı kavrama sistemleri ile kirlenmeden işlem yapabilme
- Mikrometre aralığında doğruluk sağlayan yüksek hassasiyetli konumlandırma.
- ISO 7 standartlarına kadar temiz oda uyumluluğu.
- Çeşitli makine üreticilerinin mevcut üretim hatlarına entegrasyon
Otomatik Test Sistemleri (ATE)
Otomatik test sistemleri, yarı iletken üretiminde kalite güvencesinin temelini oluşturur. Bu sistemler, yüksek verimli test olanağı sağlar ve kusurların erken tespitini garanti ederek ürün kalitesini artırır ve katı endüstri standartlarına uyumu sağlar.
ATE sistemleri, yarı iletken üretiminin çeşitli aşamalarında kullanılır:
- Tasarım doğrulaması
- Üretim testleri
- Hata analizi
- Otomotiv, havacılık ve savunma sanayileri için sektöre özel testler.
Temiz oda otomasyonu
Temiz odalarda otomasyon, en yüksek temizlik standartlarını karşılayan özel çözümler gerektirir. Smart Semicon Fabrication sistemleri gibi modern sistemler, parlatmadan paketlemeye kadar tüm wafer üretim süreci için yüksek hassasiyetli otomasyon sunar.
Temiz oda otomasyonunun temel özellikleri:
- Otomatik gofret tanıma için kamera tabanlı konumlandırma sistemleri
- Maksimum verimlilik için hızlı çevrim süreleri
- ISO 7 standartlarına uyumluluk
- Farklı wafer boyutlarına (150-300 mm) esnek uyum.
Elektronik üretiminde otomasyon
SMT hatları ve yerleştirme teknolojisi
Yüzey Montaj Teknolojisi (SMT) hatları, modern elektronik üretiminin kalbinde yer almaktadır. Bu üretim hatlarının otomasyonu, mikroskobik boyutlardaki bileşenleri baskılı devre kartlarına yerleştiren yüksek hassasiyetli yerleştirme sistemlerini içerir. Bilgisayar görüş sistemleri, hassas konumlandırmayı mümkün kılar ve insan hatasını önemli ölçüde azaltır.
Modern SMT otomasyonu entegre edilmiştir:
- Yapay zeka destekli 3D SPI ve AOI sistemleri
- VEGO taşıma serisi, güvenilir malzeme akışı için tasarlanmıştır.
- İzlenebilirlik için lazer işaretleyiciler
- MultiClamp teknolojisine sahip hassas yazıcı
Kalite kontrol ve denetim
Otomatik optik muayene (AOI), makine öğrenimi sayesinde devrim geçiriyor. Yeni yöntemler, yanlış pozitif oranını önemli ölçüde azaltıyor ve manuel takip kontrollerini en aza indiriyor. Yapay zeka algoritmalarının entegrasyonu, yanlış ve gerçek kusurlar arasında sağlam bir ayrım yapılmasını sağlıyor.
Gelişmiş denetim sistemleri şunları sunar:
- Şerit projeksiyon teknolojisi kullanılarak 3 boyutlu görüntü yakalama
- 20 µm ile 150 µm arasındaki macun kalınlıklarının ölçümü.
- Parçacıkların, çentiklerin ve deliklerin tespiti
- Hız optimizasyonlu kamera başlıkları
Akış kontrolü ve proses otomasyonu
Lehim fırınlarının hassas kontrolü, lehimli bağlantıların kalitesi için çok önemlidir. Modern lehim kontrol cihazları, optimum lehimleme sonuçları elde etmek için karmaşık sıcaklık profillerini otomatik olarak izler ve kontrol eder. Bu sistemler, beş farklı parametre setine kadar veri depolayabilir ve farklı lehimleme profilleri arasında otomatik olarak geçiş yapabilir.
Elektronik üretiminde işbirlikçi robotlar (kobotlar)
Uygulama alanları ve avantajları
İşbirlikçi robotlar, elektronik üretiminde oyun değiştirici bir unsur olarak kendilerini kanıtladılar. Pahalı güvenlik cihazlarına gerek kalmadan insanlar ve makineler arasında güvenli işbirliğini mümkün kılıyorlar. Elektronik endüstrisinde, işbirlikçi robotlar hassas montaj ve lehimleme görevlerinin yanı sıra ürün testini ve kalite kontrolünü de üstleniyorlar.
Tipik kobot uygulamaları:
- Vakumlu vantuzlar kullanılarak çip testi
- Dokunmatik ekranlı cihaz testleri
- Baskılı devre kartlarının lehimlenmesi
- Otomatik fonksiyonel testler
- Montaj ve paketleme süreçleri
Uygulamadan başarı öyküleri
Erlangen'deki Siemens tesisinde, 70'ten fazla işbirlikçi robot çeşitli üretim süreçlerini otomatikleştiriyor. Frank Elektronik, işbirlikçi robotların kullanımı sayesinde üretim kapasitesini vardiya başına 430-450 adetten 800'ün üzerine çıkararak iki katına çıkardı. Bu örnekler, verimliliği artırmada işbirlikçi robotların önemli potansiyelini göstermektedir.
Öngörücü bakım ve durum izleme
Kritik uygulamalarda durum izleme
Öngörücü bakım, planlanmamış tesis duruş sürelerini en aza indirmede kilit bir faktör haline geliyor. Yarı iletken üretiminde, ortalama duruş süresi maliyetleri saatte 100.000 €'yu aşabiliyor. Modern IoT çözümleri, erken hasar tespiti için akustik sensörler ve makine öğrenme algoritmaları kullanıyor.
Yenilikçi yaklaşımlar şunları içerir:
- Havai Taşıtlar (OHV) için Akustik Analiz Cihazı
- Sürüş gürültüsü analizi ile rahatsızlık faktörlerinin tespiti
- Sürekli durum izleme için uç yapay zeka
- Teknisyenler için görselleştirilmiş kontrol panelleri
IoT sensörleri ve veri toplama
IoT sensörleri modern otomasyonda merkezi bir rol oynamaktadır. LPWAN, BLE, NFC ve WLAN sensörleri, çeşitli uygulamalar için hassas, gerçek zamanlı verilerin toplanmasını sağlar. Temiz odalarda, partikülleri, sıcaklığı, nemi ve hava basıncını izlemek için özel sensörler kullanılır.
Endüstri 4.0 ve dijital dönüşüm
Geleceğin akıllı fabrikaları
Bosch'un Dresden'deki yarı iletken fabrikası, Endüstri 4.0'ın öncülerinden biri olarak kabul ediliyor ve çip üretiminin geleceğini gösteriyor. Yüksek otomasyonlu, tamamen ağ bağlantılı fabrika, yapay zeka yöntemlerini entegre süreçler ve kendi kendini optimize eden sistemlerle birleştiriyor.
Akıllı yarı iletken fabrikalarının temel özellikleri:
- Veriye dayalı, kendi kendini optimize eden süreçler
- Üretim aşamalarının tümünün eksiksiz ağ bağlantısı
- Yonga levha üretiminin yapay zeka tabanlı optimizasyonu
- Ham silikon levhadan bitmiş mikroçipe kadar altı haftalık bir bekleme süresi.
Üretim Yürütme Sistemleri (MES)
MES sistemleri, ERP sistemleri ile üretim seviyesi arasındaki boşluğu doldurur. Kaynak planlaması, sipariş işleme ve kalite yönetimi de dahil olmak üzere üretim süreçlerinin gerçek zamanlı izlenmesini ve kontrolünü sağlarlar. MES sistemlerinin entegrasyonu, farklı departmanlar arasında sorunsuz bir bilgi akışını teşvik eder.
Ağ tabanlı üretimde siber güvenlik
Artan bağlantı olanakları, önemli siber güvenlik sorunlarını da beraberinde getiriyor. Ağ bağlantılı otomasyon sistemleri, üretim tesislerine önemli zararlar verebilecek siber saldırılara karşı daha yüksek risk altındadır.
Kritik güvenlik önlemleri şunlardır:
- Düzenli sistem güncellemeleri
- Saldırıları engellemek için ağ segmentasyonu
- Güvenli kimlik doğrulama ve yetkilendirme
- Çalışanlara siber güvenlik farkındalığı eğitimi
Otonom robotlar temiz odaları fethediyor ve dijital ikizler geliştirme döngülerini önemli ölçüde kısaltıyor.
Makine öğrenimi ve yapay zeka entegrasyonu
Makine öğrenimi, yarı iletken üretiminde kusur tespitinde devrim yaratıyor. Evrişimsel Sinir Ağları (CNN) ve Dalgacık Saçılım Dönüşümü (WST) modelleri, otomatik kusur tespitinde %96-97 doğruluk oranlarına ulaşıyor. Bu teknolojiler, manuel müdahaleyi azaltarak daha hassas kalite kontrolü sağlıyor.
Dijital İkizler
Dijital ikizler, üretim süreçlerini optimize etmek için güçlü araçlar olarak kendilerini kanıtlıyor. Fiziksel prototiplere gerek kalmadan karmaşık sistemlerin sanal simülasyonunu mümkün kılarak geliştirme döngülerini önemli ölçüde kısaltıyor ve maliyetleri düşürüyorlar. Elektronik geliştirme alanında, dijital ikizler bileşenlerin tüm yaşam döngüsünü, komple üretim hatlarına kadar optimize edebiliyor.
Mobil Otomasyon
Otonom yönlendirmeli araçlar (AGV'ler) ve mobil robotlar, temiz odalardaki ulaşımda devrim yaratıyor. HERO FAB AGV gibi sistemler, proses araçları arasında tamamen otomatik ulaşım için yerleşik robot teknolojisini yenilikçi araç konseptleriyle birleştiriyor. Bu çözümler, 100-150 kg'lık yüksek yük kapasiteleriyle 7/24 çalışma imkanı sunuyor.
Üretimden akıllı fabrikaya: Otomasyon neden başarıyı belirliyor?
Yarı iletken ve elektronik üretiminde otomasyon hızla gelişiyor. Yapay zekâ talebi ve teknolojik yeniliklerin etkisiyle, üretim tesisleri yüksek düzeyde ağ bağlantılı, kendi kendini optimize eden sistemlere dönüşüyor. Robotik, yapay zekâ, Nesnelerin İnterneti (IoT) ve öngörücü bakımın başarılı entegrasyonu, şirketlerin rekabet gücü için çok önemli olacak.
Sektör rekor büyüme yolunda ilerlerken, üreticiler aynı anda siber güvenlik, nitelikli iş gücü eksikliği ve artan karmaşıklık gibi zorluklarla da başa çıkmak zorundadır. Bugün gelişmiş otomasyon çözümlerine yatırım yapan şirketler yarının kazananları olacak ve elektronik üretiminin geleceğini önemli ölçüde şekillendirecektir.
İçin uygun:
Küresel pazarlama ve iş geliştirme ortağınız
☑️İş dilimiz İngilizce veya Almancadır
☑️ YENİ: Ulusal dilinizde yazışmalar!
Konrad Wolfenstein
Size ve ekibime kişisel danışman olarak hizmet etmekten mutluluk duyarım.
iletişim formunu doldurarak benimle iletişime geçebilir +49 89 89 674 804 (Münih) numaralı telefondan beni arayabilirsiniz . E-posta adresim: wolfenstein ∂ xpert.digital
Ortak projemizi sabırsızlıkla bekliyorum.
