在全球數(shù)字化轉(zhuǎn)型的浪潮中，半導(dǎo)體技術(shù)作為現(xiàn)代信息產(chǎn)業(yè)的基石，正推動著智能設(shè)備、人工智能、物聯(lián)網(wǎng)等前沿領(lǐng)域的蓬勃發(fā)展。本文將聚焦高精度視覺檢測與智能制造質(zhì)檢兩大核心應(yīng)用場景，通過詳實的技術(shù)數(shù)據(jù)支撐，深入剖析前沿檢測原理，結(jié)合典型案例分享，全面展示機(jī)器視覺技術(shù)如何助力半導(dǎo)體制造，開啟精密檢測新時代。
1 高精度視覺檢測
市場需求
精度升級需求：隨著半導(dǎo)體制程從28nm向7nm、5nm演進(jìn)，檢測精度要求從微米級提升至納米級，傳統(tǒng)檢測設(shè)備已無法滿足超精密制造要求。
速度效率需求：半導(dǎo)體生產(chǎn)節(jié)拍不斷加快，要求檢測設(shè)備在保證高精度的同時，實現(xiàn)高速在線檢測，單個器件檢測時間需控制在毫秒級。
政策驅(qū)動
《"十四五"信息化和工業(yè)化深度融合發(fā)展規(guī)劃》明確提出推動制造業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型，以智能制造為主攻方向。《國家集成電路產(chǎn)業(yè)發(fā)展推進(jìn)綱要》提出突破集成電路關(guān)鍵裝備和材料，加強(qiáng)裝備、材料與工藝結(jié)合，研發(fā)光刻機(jī)、刻蝕機(jī)、離子注入機(jī)等關(guān)鍵設(shè)備。國家集成電路產(chǎn)業(yè)投資基金二期成立于2019年10月，注冊資本2041.5億元，重點支持檢測設(shè)備等關(guān)鍵裝備研發(fā)。地方政府對半導(dǎo)體檢測設(shè)備企業(yè)給予稅收優(yōu)惠和研發(fā)補貼。（數(shù)據(jù)來源于：工信部）
應(yīng)用場景
線光譜共焦精密檢測
線光譜共焦技術(shù)正在將半導(dǎo)體檢測從"定性判斷"升級為"定量測量"。通過突破傳統(tǒng)光學(xué)檢測的材質(zhì)限制和精度瓶頸，實現(xiàn)了對復(fù)雜表面形貌的納米級精確測量。隨著技術(shù)不斷優(yōu)化，其在半導(dǎo)體制造中的應(yīng)用范圍將持續(xù)擴(kuò)展。
高精度多材質(zhì)適配
從"看表面"到"測本質(zhì)"
· 技術(shù)實現(xiàn)
同軸式光譜共聚焦技術(shù)：利用色散原理，將白光通過色散元件分解為不同波長的單色光，不同波長的光在軸向形成不同的焦點位置。通過檢測反射光的波長信息，精確測量表面高度。
· 超高精度成像
分辨率優(yōu)勢： X方向分辨率可達(dá)1.9μm，軸向重復(fù)性精度達(dá)到50nm（鏡面），測量視野達(dá)10.2mm，掃描速度高達(dá)37kHz。
材質(zhì)適應(yīng)性： 不受材質(zhì)、形狀和反光影響，對金屬、陶瓷、玻璃、塑料等多種材質(zhì)均具有優(yōu)異的測量性能。
>>> 案例分享
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晶圓表面缺陷檢測
納米級精度捕捉微小瑕疵
晶圓表面特征復(fù)雜，包含電路圖案、薄膜層次等多種結(jié)構(gòu)，缺陷類型涵蓋顆粒、裂紋、凹坑、臟污等。傳統(tǒng)光學(xué)檢測容易受到表面反光干擾，造成誤判和漏判。
· 技術(shù)優(yōu)勢
超高精度：SG1007傳感器X方向分辨率1.9μm，Z方向精度0.25μm，可捕捉晶圓表面納米級缺陷特征
高速檢測：最高37kHz掃描速率，滿足半導(dǎo)體行業(yè)高速在線檢測節(jié)拍要求
強(qiáng)適應(yīng)性：對硅片、金屬薄膜、介質(zhì)層等不同材質(zhì)均能實現(xiàn)穩(wěn)定測量
BGA錫球檢測
突破密集封裝檢測難題
BGA（球柵陣列）封裝具有高密度、高性能特點，但其檢測面臨諸多挑戰(zhàn)：錫球直徑僅數(shù)十微米，表面金屬高反光，密集排列易產(chǎn)生遮擋。
· 技術(shù)突破
無遮擋測量：最大鏡面兼容角度±50°，實現(xiàn)球高、球徑精確測量
抗反光干擾：光譜共焦技術(shù)天然抗反光，無懼金屬表面干擾
高效檢測：全量程范圍內(nèi)掃描速率達(dá)8.2kHz，滿足大批量生產(chǎn)需求
金線檢測
微米級導(dǎo)線精密成像
半導(dǎo)體封裝中的金線鍵合工藝要求極高，金線間距、線徑均為數(shù)十微米。塌線、斷線等缺陷需要微米級分辨率才能準(zhǔn)確識別。
· 技術(shù)實現(xiàn)
超高分辨率：SG4025傳感器X方向2.5μm分辨率，掃描線長10.2mm，實現(xiàn)大視野高精度金線精確成像
材質(zhì)兼容：線光譜共焦技術(shù)無懼金線表面高反光，解決傳統(tǒng)成像難點
復(fù)雜環(huán)境適應(yīng)：對鍵合后焊盤殘膠、異物等復(fù)雜表面具有強(qiáng)適應(yīng)性
2 智能制造質(zhì)檢
市場需求
據(jù)數(shù)據(jù)顯示，2024年全球集成電路產(chǎn)業(yè)回暖，市場規(guī)模達(dá)6268億美元，同比增長19%，芯片成為中國第一大出口商品，出口金額折合人民幣約1.2萬億元。隨著工藝節(jié)點向3nm、2nm演進(jìn)，缺陷檢測精度要求從微米級提升至納米級，傳統(tǒng)人工質(zhì)檢已無法滿足高精度、高效率的生產(chǎn)需求。2020年我國半導(dǎo)體檢測設(shè)備市場為176億元，預(yù)計未來五年復(fù)合增長率為14%，增速高于全球。（數(shù)據(jù)來源于：證券時報網(wǎng)、芯智訊、STCN）
政策驅(qū)動
《"十四五"信息化和工業(yè)化深度融合發(fā)展規(guī)劃》明確提出推動制造業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型，以智能制造為主攻方向。《國家集成電路產(chǎn)業(yè)發(fā)展推進(jìn)綱要》提出突破集成電路關(guān)鍵裝備和材料，加強(qiáng)裝備、材料與工藝結(jié)合，研發(fā)光刻機(jī)、刻蝕機(jī)、離子注入機(jī)等關(guān)鍵設(shè)備。國家集成電路產(chǎn)業(yè)投資基金二期成立于2019年10月，注冊資本2041.5億元，重點支持檢測設(shè)備等關(guān)鍵裝備研發(fā)。地方政府對半導(dǎo)體檢測設(shè)備企業(yè)給予稅收優(yōu)惠和研發(fā)補貼。（數(shù)據(jù)來源于：中國政府網(wǎng)）
半導(dǎo)體制造與機(jī)器視覺技術(shù)的深度融合，通過深度學(xué)習(xí)算法、高分辨率成像、實時數(shù)據(jù)處理等技術(shù)，顯著提升了產(chǎn)品質(zhì)量管控能力、生產(chǎn)效率和智能化水平。其應(yīng)用范圍已覆蓋多個關(guān)鍵制造環(huán)節(jié)，如產(chǎn)品缺陷智能檢測與分類、良率分析與優(yōu)化、在線實時監(jiān)控與反饋、自動化質(zhì)量控制與流程優(yōu)化、數(shù)據(jù)驅(qū)動的根因分析、全生產(chǎn)鏈質(zhì)量追溯等。
應(yīng)用場景
數(shù)據(jù)驅(qū)動的產(chǎn)品缺陷智能檢測
核心原理
· 高精度圖像采集
通過工業(yè)相機(jī)搭載的高分辨率CMOS傳感器（分辨率可達(dá)2000萬像素），配合專業(yè)光學(xué)鏡頭，獲取產(chǎn)品表面的微米級細(xì)節(jié)圖像。
· 深度學(xué)習(xí)缺陷識別
利用卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)（CNN）算法，如ResNet、YOLOv5等模型，對產(chǎn)品圖像進(jìn)行智能分析，自動識別黑點、氣泡、異物、崩角、裂紋、劃傷等多種缺陷類型。
· 實時反饋與優(yōu)化
結(jié)合生產(chǎn)過程數(shù)據(jù)，通過機(jī)器學(xué)習(xí)算法分析缺陷根因，實時反饋到產(chǎn)線進(jìn)行參數(shù)調(diào)整，形成閉環(huán)優(yōu)化。
典型應(yīng)用場景
· 面板行業(yè)：液晶屏模組缺陷檢測
技術(shù)實現(xiàn)： 采用多光譜成像技術(shù)，通過RGB、近紅外等多波段圖像融合，提升缺陷檢測對比度。
檢測精度： 可識別5微米以上的點狀缺陷，檢測速度達(dá)到10張圖像/秒，準(zhǔn)確率超過95%。
視覺智能重構(gòu)制造精度
機(jī)器視覺技術(shù)在半導(dǎo)體制造產(chǎn)品缺陷智能檢測中的應(yīng)用，通過高精度成像、智能算法處理和實時數(shù)據(jù)反饋，顯著提升了產(chǎn)品質(zhì)量、生產(chǎn)效率和企業(yè)競爭力。
當(dāng)前，半導(dǎo)體制造面臨著工藝復(fù)雜度不斷提升、缺陷類型日益多樣化的挑戰(zhàn)。傳統(tǒng)的人工檢測方式不僅效率低下，還容易受到疲勞、注意力分散等人為因素影響，導(dǎo)致漏檢、誤檢率居高不下。隨著芯片制程進(jìn)入納米時代，對缺陷檢測的精度和速度要求達(dá)到了前所未有的高度。
>>> 案例分享
成都數(shù)之聯(lián)科技股份有限公司
AI-Camera智能在線檢測裝備
家電行業(yè)智能檢測
在電視制造領(lǐng)域，數(shù)之聯(lián)AI-Camera系統(tǒng)可精確檢測電視內(nèi)部裝配零部件，包括機(jī)內(nèi)螺釘、S板支架、耐高溫膠帶、各類接插件等復(fù)雜組件。系統(tǒng)采用深度學(xué)習(xí)算法，能夠在復(fù)雜背景下準(zhǔn)確識別目標(biāo)零部件的位置、方向和狀態(tài)。
對于液晶屏擴(kuò)散板檢測，系統(tǒng)可識別黑點、氣泡、異物、崩角、裂紋、劃傷、折痕等多達(dá)10余種缺陷類型。通過高動態(tài)范圍成像技術(shù)，系統(tǒng)在不同光照條件下均能保持穩(wěn)定的檢測性能，缺陷識別準(zhǔn)確率達(dá)到98%以上。
PCBA行業(yè)精密檢測
在印刷電路板組裝（PCBA）生產(chǎn)線上，AI-Camera系統(tǒng)實現(xiàn)了從DIP段到SMT段的全流程智能檢測。在波峰焊爐前，系統(tǒng)可檢測插件的錯件、漏件、反向、字符錯等問題；在焊接后，能夠精確識別短路、漏洞、引腳未出、針孔、少錫等焊接缺陷。
SMT段檢測中，系統(tǒng)對貼片元件的缺件、露銅、偏移、立碑、短路、虛焊等問題具有極高的識別精度。通過多角度成像和3D重建技術(shù)，檢測精度可達(dá)到微米級別。
面板行業(yè)高精度檢測
針對玻璃面板的邊緣及整板檢測，系統(tǒng)能夠識別毛刺、臟污、破損、劃傷、裂紋、變色、破片等多種表面缺陷。同時集成激光測距技術(shù)，可精確測量磨邊質(zhì)量，確保產(chǎn)品符合嚴(yán)格的尺寸規(guī)格要求。
客戶案例
武漢天馬微電子智能質(zhì)檢升級
技術(shù)挑戰(zhàn)： 天馬微電子Array/OLED工藝復(fù)雜，缺陷種類繁多，傳統(tǒng)AOI設(shè)備只能拍攝照片，無法自動分類，需要數(shù)十位操作員每日處理數(shù)十萬張判圖任務(wù)。
解決方案： 部署自動缺陷檢測與分類系統(tǒng)（ADC），通過實時監(jiān)測DFS中的圖像數(shù)據(jù)，利用深度學(xué)習(xí)算法實現(xiàn)毫秒級缺陷分類。
· 應(yīng)用成效
效率提升：自動判圖效率從2張/秒提升至10張/秒，整體檢測效率提升400%；
精度改善：機(jī)器識別準(zhǔn)確率超過95%，相比人眼90%的識別率提升明顯；
成本節(jié)約：替代80%檢測環(huán)節(jié)人工，節(jié)省人員成本超過百萬元，投資回報率達(dá)300%。
3 結(jié)語
機(jī)器視覺技術(shù)在半導(dǎo)體制造領(lǐng)域的應(yīng)用已取得突破性進(jìn)展，不僅大幅提升了產(chǎn)品檢測精度與生產(chǎn)效率，還為解決制程復(fù)雜化、缺陷多樣化等技術(shù)挑戰(zhàn)提供了創(chuàng)新解決方案。隨著人工智能算法不斷優(yōu)化與硬件性能持續(xù)提升，機(jī)器視覺技術(shù)將在更多半導(dǎo)體制造環(huán)節(jié)發(fā)揮關(guān)鍵作用，為全球半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)高質(zhì)量發(fā)展注入強(qiáng)勁動力。
參考資料：
LASER Photonics China
舉辦地區(qū)：上海
開閉館時間：09:00-18:00
舉辦地址：上海市浦東新區(qū)龍陽路2345號
展覽面積：80000㎡
觀眾數(shù)量：94648
舉辦周期：1年1屆
主辦單位：LASER Photonics China
