发表于：2025年6月22日 /更新：2025年6月22日 - 作者： Konrad Wolfenstein
半导体和电子制造中的自动化解决方案 - 图像：xpert.digital
从成本压力到竞争优势：自动化作为芯片生产中的gamuchanger
半导体和电子产品的自动化解决方案
半导体和电子行业经历了一场由先进自动化解决方案提供支持的技术革命。这种发展至关重要，因为对精度，效率和产品质量的要求稳定增长，而必须同时降低成本。随着持续的AI繁荣以及对高性能半导体的需求不断增长，自动化成为整个行业的战略当务之急。
当前的市场发展和趋势
2025年的增长预测
半导体行业面临着非凡的增长年份。在2025年，市场研究人员预测增长超过15％，这是对人工智能和高性能计算的需求不断增长的推动。全球半导体市场在2025年达到7167亿美元的销量，与2024年相比增加了13.8％。
计划扩大生产能力的扩大尤其值得注意：18个新的半导体工厂应在2025年开始建造，其中大多数在2026年至2027年之间运营。这些投资在应对需求增加时强调了自动化的核心作用。
技术驱动力
这种发展的相关驱动力是人工智能。 Hyperscales投资数十亿美元用于复杂的AI算法的开发，这尤其增加了对GPU和高带宽内存（HBM）的需求。 HBM营业额预计在2024年将增加284％，至123亿美元。
半导体生产中自动化的核心领域
晶圆处理和机器人
硅武器的精确处理是半导体生产中最关键的任务之一。现代晶圆处理机器人必须安全地运输极其薄的硅盘，最多40微米的厚度和直径为150至300毫米。这些高弹性材料最多可以进行1,200个过程步骤，并且通常具有每个盒式汽车中档汽车的价值。
晶圆处理的机器人解决方案的特征是以下特性：
- 用于无污染处理的基于真空的夹杂系统
- 高精确定位，精度在千分尺范围内
- 纯空间兼容性达到ISO 7标准
- 集成到各种机器制造商的现有生产线中
自动测试系统（ATE）
自动测试系统构成了半导体生产中质量保证的骨干。这些系统可实现高吞吐率的测试，并确保早期发现错误，从而提高了产品质量并确保观察到严格的工业标准。
ATE系统用于半导体生产的不同阶段：
- 设计验证
- 生产测试
- 错误分析
- 针对汽车，航空航天和国防工业的行业特定测试
清洁机自动化
清洁室中的自动化需要符合最高清洁标准的专门解决方案。诸如智能半号制造系统之类的现代系统为包装的整个晶圆生产提供了高精度自动化。
清洁室自动化的主要特征：
- 用于自动晶圆识别的基于相机的定位系统
- 快速循环时间提高效率
- ISO 7标准合格
- 灵活适应不同的晶圆尺寸（150-300毫米）
电子生产自动化
SMT线条和采摘技术
地表安装技术（SMT）线位于现代电子生产的中心。这些生产线的自动化包括高精度的拾取系统，这些系统将微观组件放在电路板上。计算机视觉系统可实现精确定位并大大减少人体错误。
现代SMT自动化集成：
- 具有AI支持的3D SPI和AOI系统
- 可靠材料流的Vego处理系列
- 可追溯性的激光标记
- 具有多灯技术的精密打印机
质量控制和检查
自动光学检查（AOI）通过机器学习革命。新程序大大降低了伪倍率，并最大程度地减少手动遵循的检查。 AI算法的集成可以在伪和真实错误之间有牢固的区别。
提供高级检查系统：
- 3D图像录制通过带状投影技术
- 测量糊状高度从20 µm到150 µm
- 检测颗粒，缺口和孔
- 速度优化的相机头
回流控制和过程自动化
反流炉的精确控制对于解决的连接的质量至关重要。现代回流控制器会自动监视和控制复杂温度曲线，以实现最佳的焊接结果。这些系统最多可以节省五个不同的参数集，并在不同的焊接配置文件之间自动切换。
电子生产中的协作机器人技术（柯比特）
申请和优势领域
协作机器人已经在电子产品中确立了自己。它们可以在没有昂贵的防护装置的情况下进行安全合作。在电子行业中，配角进行精确的组装和焊接工作以及产品测试和质量控制。
典型的配备应用程序：
- 用真空吸尘器进行芯片测试
- 触摸屏设备测试
- 焊接电路板
- 自动化功能测试
- 组装和包装过程
实践的成功示例
在Erlangen的Siemens，超过70个配件自动化不同的制造工艺。弗兰克·埃莱克特罗尼克（Frank Elektronik）能够使用柯比特（Cobots）将其生产能力增加一倍，从430-450到每班设备的800多个设备。这些示例证明了协作机器人技术提高效率的巨大潜力。
预测维护和状况监测
关键应用中的状况监测
预测维护成为最大程度地减少计划外系统停滞网站的关键因素。在半导体产量中，中位数的停机费用可能超过100,000欧元。现代物联网解决方案使用声传感器和机器学习算法进行早期损伤检测。
包括创新方法：
- 高架车辆的声学分析仪（OHV）
- 驱动噪声分析以检测破坏性因子
- 用于连续状态监控的边缘-KI
- 可视化技术人员的仪表板
物联网传感器和数据获取
物联网传感器在现代自动化中起着核心作用。 LPWAN，BLE，NFC和WLAN传感器可以为不同应用程序记录精确的实时数据。在干净的房间中，专门的传感器用于监测颗粒，温度，水分和气压。
行业4.0和数字化转型
聪明的未来工厂
德累斯顿的博世半导体工厂被认为是工业4.0的先驱，并证明了粉丝的未来。高度自动化的，完全网络的工厂将人工智能的方法与集成过程和自我优化系统结合在一起。
智能半导体工厂的核心特征：
- 数据 - 控制，自我优化过程
- 所有生产步骤的完整网络
- 基于AI的晶圆生产优化
- 在整个晶圆上六个星期到成品微芯片
制造执行系统（MES）
MES系统形成ERP系统与生产水平之间的桥梁。它们可以实现对生产过程的实际监视和控制，包括资源计划，订单处理和质量管理。 MES系统的集成促进了不同部门之间的无缝信息流。
网络生产中的网络安全
不断增长的网络还具有重大的网络安全挑战。网络自动化系统暴露于网络攻击的风险增加，这可能会对生产系统造成重大损害。
关键安全措施包括：
- 常规系统更新
- 网络细分包含攻击
- 确保身份验证和授权
- 网络安全培训的员工培训
自主机器人征服了干净的房间和数字双胞胎大幅缩短了开发周期
机器学习和AI集成
机器学习彻底改变了晶圆生产中的缺陷。卷积神经网络（CNN）和小波散射转化（WST）模型已经在自动缺陷检测中达到了96-97％的精度。这些技术可以在减少手动干预措施中更精确的质量控制。
数字孪生
数字双胞胎被确定为优化制造过程的强大工具。它们可以对没有物理原型的复杂系统进行虚拟模拟，从而大大缩短了开发周期并降低成本。在电子开发中，数字双胞胎可以优化从组件到完整街道的整个生命周期。
移动自动化
自动引导车辆（AGV）和移动机器人在洁净室的运输革新。 Hero Fab AGV等系统将已建立的机器人技术与创新的车辆概念相结合，以在工艺工具之间进行全自动运输。这些解决方案提供24/7的操作，高效载荷为100-150公斤。
从制造到智能工厂：为什么自动化决定成功
半导体和电子产生的自动化处于快速发展的阶段。在AI需求和技术创新的驱动下，生产系统发展为高度网络，自优化的系统。机器人技术，AI，IoT和预测维护的成功整合对于公司的竞争力至关重要。
虽然该行业朝着创纪录的增长前进，但制造商还必须应对网络安全，熟练工人短缺以及日益增长的复杂性等挑战。今天投资高级自动化解决方案的公司将成为明天的赢家，并显着塑造电子产品的未来。
适合：
您的全球营销和业务发展合作伙伴
☑️我们的业务语言是英语或德语
☑️ 新：用您的国家语言进行通信！
康拉德·德军总部
我很乐意作为个人顾问为您和我的团队提供服务。
您可以通过填写此处的联系表，或者直接致电+49 89 89 674 804 （慕尼黑）。我的电子邮件地址是： wolfenstein ∂ xpert.digital
我很期待我们的联合项目。
