過去十幾年來，中國半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)保持著高速增長的勢頭，但同時也面臨前所未有的挑戰(zhàn)。長期專注發(fā)展半導(dǎo)體行業(yè)的智能制造軟件系統(tǒng)服務(wù)的公司，冠天智能攜手研華，以研華IoT Edge， AIFS作為規(guī)模化平臺，全面助力半導(dǎo)體企業(yè)的智能化發(fā)展進程。

半導(dǎo)體芯片生產(chǎn)是人類迄今為止掌握的工業(yè)技術(shù)難度最高、制程最復(fù)雜的制造業(yè)，被譽為先進制造“皇冠上的明珠”。手機、電飯煲、汽車、電視、冰箱、存儲器、醫(yī)療設(shè)備……從來沒有一個行業(yè)像芯片這樣卡住如此多的下游產(chǎn)業(yè)，芯片可說是數(shù)字經(jīng)濟的現(xiàn)實底座。

過去十幾年來，中國半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)保持著高速增長的勢頭，但同時也面臨前所未有的挑戰(zhàn)。一方面，隨著下游需求的升級，芯片制造工藝制程復(fù)雜程度不斷提高。另一方面，芯片制造企業(yè)數(shù)量增多加之產(chǎn)能不斷擴張，芯片行業(yè)也面臨著供需失衡和產(chǎn)能過剩等挑戰(zhàn)。

這些都對芯片制造企業(yè)的生產(chǎn)管理、工藝控制等提出了更高的要求。生產(chǎn)制造系統(tǒng)的智能化、精細化程度，無疑成為芯片制造企業(yè)強化競爭力的關(guān)鍵之舉。

長期專注發(fā)展半導(dǎo)體行業(yè)的智能制造軟件系統(tǒng)服務(wù)的杭州銀湖冠天智能科技有限公司（下稱：“冠天智能”），以研華IoT Edge， AIFS作為規(guī)模化平臺，專注半導(dǎo)體行業(yè)EAP設(shè)備自動化方案，聚焦遠程控制系統(tǒng)（RCS）、自動派工（ADP）、工業(yè)流程機器人（RPA），以及視覺檢測（AGI）、IoT物聯(lián)網(wǎng)等產(chǎn)品及其應(yīng)用方案，全面助力半導(dǎo)體企業(yè)智能化發(fā)展進程。

數(shù)據(jù)也被“卡脖子”

數(shù)字化轉(zhuǎn)型的時代大變革，各行各業(yè)需要的計算、存儲底層依賴于半導(dǎo)體行業(yè)的發(fā)展，但如前所述，業(yè)內(nèi)普遍認為，半導(dǎo)體行業(yè)發(fā)展亦存在諸多瓶頸。比如，半導(dǎo)體游設(shè)備、半導(dǎo)體材料、半導(dǎo)體零部件、半導(dǎo)體行業(yè)人才都被“卡脖子”。

“這些確實都是半導(dǎo)體制造行業(yè)的共性難題，但還有更重要的，就是數(shù)據(jù)。”冠天智能董事長汪俊宇舉例說，“比如一名廚師，他擁有的廚具、食材等與五星級大廚相同，卻依然無法烹飪出五星級大廚料理的味道，為什么？因為五星級大廚掌握了更多的發(fā)揮食材美味的火候參數(shù)。

汪俊宇說，半導(dǎo)體行業(yè)也一樣，除了擁有相關(guān)設(shè)備、材料等基礎(chǔ)，還需掌握能提高良率與水平的“生產(chǎn)參數(shù)”。這些“生產(chǎn)參數(shù)”來源于整個制造流程中產(chǎn)生的海量數(shù)據(jù)，并加以綜合分析得到，一套較成熟的“生產(chǎn)參數(shù)”一般需要生產(chǎn)企業(yè)數(shù)十年的半導(dǎo)體生產(chǎn)制程經(jīng)驗積累。

他進一步分析指出，半導(dǎo)體行業(yè)工藝復(fù)雜、設(shè)備數(shù)量多，整個制造流程中會產(chǎn)生大量的數(shù)據(jù)。與此同時，數(shù)據(jù)采集耗時費力，各個數(shù)據(jù)在各系統(tǒng)中獨立存在，難以打通聯(lián)動并進行綜合分析。與此同時，設(shè)備種類多、以進口設(shè)備為主，各種設(shè)備的軟件接口開放程度不一樣，對于不同產(chǎn)線、大量機臺的集中管理與遠程控制充滿挑戰(zhàn)。

半導(dǎo)體無疑是個數(shù)據(jù)密集型的產(chǎn)業(yè)。公開資料顯示，要制造一顆芯片，需要涉及到五十多個行業(yè)，2000-5000道工序。紛繁復(fù)雜的制造步驟下，所有的生產(chǎn)過程、生產(chǎn)數(shù)據(jù)和機器狀態(tài)數(shù)據(jù)都由EAP系統(tǒng)采集，然后傳輸?shù)組ES等相應(yīng)數(shù)據(jù)庫中。因此，大量的設(shè)備需要通過SECS/GEM協(xié)議與EAP系統(tǒng)進行互聯(lián)。

冠天智能則提供基于SECS/GEM標準的集成平臺，提供靈活高的二次開發(fā)接口，可使用戶在最短的時間內(nèi)實現(xiàn)半導(dǎo)體設(shè)備與主機間的通訊，從而對生產(chǎn)線上的所有機臺進行實時管控，實現(xiàn)設(shè)備運行的自動化。

“半導(dǎo)體行業(yè)不僅是重資產(chǎn)投入，其制程復(fù)雜度高，在高精度、復(fù)雜參數(shù)及嚴格環(huán)境條件之下，上千道工序的每一個環(huán)境參數(shù)都可能是變因。” 汪俊宇說，海量數(shù)據(jù)因而產(chǎn)生，但想達到數(shù)據(jù)驅(qū)動決策的階段，還有很大的成長空間。國內(nèi)半導(dǎo)體行業(yè)處在沖刺的階段，對于能改善良率提升產(chǎn)能的方案，冠天智能很愿意投入資源。

攜手合作 有了“最強大腦”加持

大量的半導(dǎo)體制造數(shù)據(jù)有待采集處理、分析利用和價值挖掘，這正是研華與冠天智能過去一年多來攜手合作的核心方向。據(jù)介紹，雙方的合作主要是基于兩個領(lǐng)域：

01

IoT Edge作為物聯(lián)網(wǎng)邊緣“小腦”

一是，在邊緣層通過IoT Edge協(xié)議插件化支持，把整合冠天智能在半導(dǎo)體行業(yè)的SECS/GEM協(xié)議，發(fā)揮Edge端邊緣運算的能力。

IoT Edge作為物聯(lián)網(wǎng)邊緣“小腦”，在靠近物或數(shù)據(jù)源頭的邊緣側(cè)，包含云服務(wù)、邊緣運算軟件、邊緣模塊應(yīng)用，將云端能力快速拓展至邊緣，提供數(shù)據(jù)采集、低時延自治、云邊協(xié)同、邊緣計算等能力，作為數(shù)據(jù)源切入點，解決客戶對設(shè)備上云、本地計算、數(shù)據(jù)預(yù)處理等訴求。

“IoT Edge也支持通用工業(yè)協(xié)議，這樣邊緣端就可以提供完整的采集方案，IoT Edge具備高性能的數(shù)據(jù)處理能力，把邊緣設(shè)備采集數(shù)據(jù)及時轉(zhuǎn)到平臺做運算。”冠天智能科技總經(jīng)理吳芳梅介紹。

研華科技智能工廠事業(yè)部行業(yè)開發(fā)經(jīng)理杜明哲介紹說，基于IoT Edge插件化的服務(wù)，進行SECS/GEM協(xié)議的整合，這樣向下可以連接半導(dǎo)體支持SECS/GEM的設(shè)備，同時IoT Edge自身的協(xié)議支持，完成半導(dǎo)體非SECS/GEM的設(shè)備聯(lián)網(wǎng)，向上可以通過統(tǒng)一的協(xié)議到客戶的EAP或者冠天智能的EAP，同時也支持到研華私有云平臺進行數(shù)據(jù)管理。

02

AI規(guī)模化應(yīng)用

其二，通過研華工業(yè)云平臺 AIFS人工智能框架服務(wù)，與冠天智能在半導(dǎo)體行業(yè)影像判斷的算法結(jié)合，形成AI AOI的解決方案，提升檢測效率，大幅度降低誤判，應(yīng)用在晶圓檢測以及下游產(chǎn)業(yè)。

冠天智能則以AIFS為基礎(chǔ)實現(xiàn)AI規(guī)模化應(yīng)用，直接將冠天智能在半導(dǎo)體行業(yè)影像判斷的算法導(dǎo)入AIFS 執(zhí)行，產(chǎn)生了不錯成效。

舉例而言，良率是半導(dǎo)體行業(yè)的“生命線”，但是目前大部分半導(dǎo)體工廠的品質(zhì)監(jiān)測往往采用人工目檢方式。人員利用顯微鏡在不同的倍率下執(zhí)行抽檢或全檢，存在效率低下、人員視力疲憊、缺陷漏檢、誤判率高等問題，已經(jīng)不能滿足市場的檢測要求。 而采用研華與冠天智能的智能制造解決方案，人員可以遠程控制AOI測試設(shè)備，機器通過攝像頭自動掃描晶圓查出缺陷，供維修人員修整。

“要實現(xiàn)遠程控制，自動采集、處理圖像，同時對晶圓的關(guān)鍵尺寸、表面3D形態(tài)、粗糙度，以及鐳射切割的槽寬、槽深等數(shù)據(jù)自動測量，判斷什么是正常、什么是異常”，冠天智能行業(yè)經(jīng)理吳芳梅介紹，“這就需要RCS遠程控制、RPA代操機器人和AGI圖像識別技術(shù)的綜合應(yīng)用。”


由此，AI識別的準確率較傳統(tǒng)人工目檢更高，每片晶圓測量圖形數(shù)據(jù)的調(diào)查時間由之前的約10分鐘/片提升到5秒鐘/片，效率提升120倍。


“通過研華AIFS的服務(wù)，加上冠天在半導(dǎo)體行業(yè)的AI算法的整合，可以通過AIFS不斷訓(xùn)練來優(yōu)化算法，提升AOI設(shè)備檢測的優(yōu)化。”杜明哲說。

借助研華 打造“從0到1”的“捷徑”

汪俊宇介紹，半導(dǎo)體行業(yè)的標準化產(chǎn)品占比并不高，不同工廠的設(shè)備使用、數(shù)據(jù)采集和應(yīng)用軟件都不相同。在“客制化場景、定制化解決方案”的項目交付制服務(wù)模式中，絕大多數(shù)情況都是利用小部分標準化產(chǎn)品和大量人力資源進行二次開發(fā)。這樣一來，人力投入高，交付時間長。

“長遠來看，從項目化產(chǎn)品，到標準化產(chǎn)品，再到產(chǎn)品平臺化是一條必走的路。” 汪俊宇表示，隨著經(jīng)驗數(shù)據(jù)的不斷累積，一定會有行業(yè)普遍通用的標準化產(chǎn)品誕生，“我們需要將標準化產(chǎn)品的比例，從現(xiàn)在的不到30%，提升至50%以上。這也會為客戶和我們節(jié)約更多成本、創(chuàng)造更多利潤。”


在他看來，為實現(xiàn)這樣的路徑，可以借助研華的“捷徑”——借用研華現(xiàn)成的經(jīng)驗和平臺，就不用“從0到1”做開發(fā)。

“研華的WISE-IoTSuite是非常棒的平臺，我們可以做到以前做不到的（智能化），把以前做到的做的更好（標準化），做的更便宜（平臺化）。” 汪俊宇說，“冠天智能把現(xiàn)有行業(yè)經(jīng)驗所發(fā)展出來的產(chǎn)品與研華的平臺進行整合，可以更快速的服務(wù)更多的客戶，而客戶也可以取得多、快、好、省且持續(xù)穩(wěn)定的研華技術(shù)服務(wù)支持，這是一個雙贏的合作方式。”

“制造業(yè)的智能化轉(zhuǎn)型，需要結(jié)合產(chǎn)業(yè)專業(yè)，才能提供最貼合產(chǎn)業(yè)生態(tài)的落地方案。” 杜明哲說，研華近年來著力推進的，就是與各領(lǐng)域DFSP(Domain Focused Solution Partner)合作，共同打造針對特定領(lǐng)域業(yè)者的行業(yè)應(yīng)用，研華未來將持續(xù)強化此一策略，為各產(chǎn)業(yè)提供更貼合的產(chǎn)品與服務(wù)。