Mit Huaweis bedeutender Veröffentlichung des „Tao (τ)-Gesetzes“ am 25. Mai dieses Jahres, das die traditionelle geometrische Skalierung durch zeitliche Skalierung ersetzt, reduziert die Branche kontinuierlich die Signallaufzeiten und erhöht die Transistordichte erheblich. Dies markiert den Beginn einer neuen Ära für Chinas Halbleiterindustrie, in der sie sich von der Befolgung von Regeln hin zur Gestaltung von Paradigmen entwickelt. Gleichzeitig haben fünf Ministerien, darunter die Nationale Entwicklungs- und Reformkommission, die Steuervergünstigungen bis 2026 weiter erhöht, und Halbleiterprüfgeräte wurden eindeutig in die Liste der strategischen Zukunftsbranchen des 15. Fünfjahresplans aufgenommen. Die dreifache Dynamik aus steigender Nachfrage, verstärkter politischer Unterstützung und beschleunigter Substitution im Inland hat ein wichtiges Zeitfenster für den schnellen Durchbruch von in China eigenständig entwickelten Halbleiterprüfgeräten geschaffen.
Angetrieben durch den industriellen Wandel und nationale politische Maßnahmen, erlebt die Waferinspektionstechnik für die Halbleiterindustrie – als zentrale Infrastruktur zur Ertragskontrolle in den Bereichen Chipdesign, Waferfertigung, Packaging und Test – eine Phase globaler Erholung und beschleunigter Substitution im Inland. Mit dem Fortschritt der Halbleiterprozesse hin zur Nanometer- und sogar Atomskala gewinnen kleinste Defekte auf Waferoberflächen, wie Kratzer, Partikel, Poren und Verunreinigungen, zunehmend an Bedeutung für den Chipertrag. Bei der Waferinspektion müssen automatisierte optische Inspektionssysteme (AOI) große Mengen hochauflösender Bilddaten in Echtzeit verarbeiten, was hohe Anforderungen an Rechenleistung, Erweiterbarkeit, Stabilität und Umweltverträglichkeit der Kerneinheit stellt.
Ein inländischer Lösungsanbieter, spezialisiert auf Halbleiterinspektionsanlagen, benötigte für seine Wafer-Defektinspektionsanlage eine Lösung, die hohe Reinigungsstandards erfüllte und gleichzeitig eine schnelle, synchronisierte Datenerfassung durch mehrere Kameras, den Echtzeitbetrieb von KI-gestützten Fehlererkennungsalgorithmen sowie einen unterbrechungsfreien 24/7-Betrieb ermöglichte. Dementsprechend definierte der Kunde klare Anforderungen an den zentralen Industrierechner.
Herausforderung für den Kunden
Im Rahmen des Modernisierungsprojekts der Wafer-Inspektionsausrüstung des Kunden wurden folgende zentrale Herausforderungen identifiziert:
1. Anforderungen an hochpräzise Echtzeitinspektion:Das System musste gleichzeitig Waferoberflächenbilder verarbeiten, die von mehreren hochauflösenden Industriekameras aufgenommen wurden, und Defekte im Mikrometerbereich wie Kratzer, Partikel und Flecken in Echtzeit erkennen.
2. Unzureichende Erweiterbarkeit:Die Ausrüstung, die benötigt wird, um mehrere Industriekameras, Bewegungssteuerungskarten, Datenerfassungskarten, Lichtquellensteuerungen und andere PCIe/PCI-Geräte gleichzeitig anzuschließen.
3. Stabilität und Zuverlässigkeit:Halbleiterfertigungslinien erfordern einen kontinuierlichen 24/7-Betrieb, und jede unerwartete Ausfallzeit kann zu erheblichen Verlusten führen. Die Anlagen müssen zudem an die Reinraumumgebungen der Waferfertigung gemäß ISO 14644-1 angepasst sein und einen strengen ESD-Schutz bieten.
4. Anforderungen an die Datensicherheit:Die Inspektionsdaten mussten langfristig aufbewahrt werden, wobei RAID-Array-Unterstützung erforderlich war, um Datenverluste durch den Ausfall einer einzelnen Festplatte zu verhindern.
APQ-Lösung
Auf Basis dieser Anforderungen lieferte APQ dem Kunden eine Lösung zur Wafer-Defektinspektion, wobei der wandmontierte Industrie-Computer IPC350-Q670SA2 als zentrale Recheneinheit diente. Die Lösung bietet folgende wesentliche Vorteile:
01 Hohe Rechenleistung für Echtzeitinspektionen
Der IPC350-Q670SA2 ist mit Intel® Core/Pentium/Celeron Desktop-Prozessoren der 12./13./14. Generation und vier DDR5-Speichersteckplätzen ausgestattet und unterstützt bis zu 192 GB Arbeitsspeicher. Er bewältigt problemlos die Echtzeitverarbeitung großer Bilddatenmengen und parallele Inferenz für komplexe Bildverarbeitungsalgorithmen in Wafer-Inspektionsszenarien. Ob es um die Erkennung kleinster Oberflächenkratzer oder die Analyse nanoskaliger Kristallfehler geht – er bietet die notwendige Rechenleistung für Echtzeitreaktionen.
02 Umfangreicher Ausbau für mehrere Inspektionssysteme
7 Erweiterungssteckplätze in voller Höhe: darunter 2 × PCIe x16, 3 × PCIe x4 und 2 × PCI, um den Bedarf an gleichzeitigem Anschluss mehrerer Hochgeschwindigkeitskameras, Bewegungssteuerungskarten und GPU-Beschleunigungskarten in Wafer-Inspektionsgeräten zu decken.
1 × M.2 Key-E unterstützt Wi-Fi/Bluetooth-Module für eine einfache drahtlose Erweiterung.
Die werkzeuglose PCIe-Erweiterungskartenhalterung zeichnet sich durch eine hohe Vibrationsfestigkeit aus und ist daher für die geringen Vibrationen in Waferfertigungswerkstätten geeignet.
03 Umfangreiche E/A-Schnittstellen zur Vereinfachung der Systemintegration
Rückseite: 2 × RJ45 Gigabit-Ethernet-Anschlüsse, 6 × USB 5 Gbit/s, 1 × RS232 und unabhängiger Triple-Display-Ausgang über HDMI/VGA/DVI-D, unterstützt den gleichzeitigen Anschluss von Lichtquellensteuerungen, Kameras, Monitoren und SPSen.
Vorderseite: 2 × USB-Anschlüsse, Netzschalter und Statusanzeigen für einfachere Fehlersuche und Wartung vor Ort.
Intern: 5 × USB-Anschlüsse, 5 × COM-Anschlüsse mit optionalen RS232/485/422-Anschlüssen und 8-Kanal-GPIO, wodurch der Anschluss verschiedener Sensoren und Aktoren ohne zusätzliche Erweiterung möglich ist und die Komplexität der Systemintegration deutlich reduziert wird.
04 Zuverlässigkeit in Industriequalität für raue Umgebungen
Das vollständig verzinkte Stahlchassis schirmt elektromagnetische Störungen wirksam ab und sorgt zusammen mit der Erdungskonstruktion für einen grundlegenden ESD-Schutz.
Unabhängiges Luftstromdesign: Intelligente Kühlung mit einem CPU-Lüfter und einem Systemlüfter, die einen Betriebstemperaturbereich von 0-50°C unterstützt und die thermische Stabilität auch bei lang andauernden, hochbelasteten Prüfungen aufrechterhält.
Zwei stoßfeste 3,5-Zoll-Laufwerksschächte unterstützen den hybriden Einsatz von Hochgeschwindigkeits-SSDs und HDDs mit hoher Kapazität und erfüllen die Anforderungen an die langfristige Aufbewahrung von Inspektionsdaten und die sichere Datensicherung mit konfigurierbaren RAID-Arrays.
Das kompakte 4U-Gehäuse mit Abmessungen von 330 × 351 × 180 mm unterstützt sowohl die Wand- als auch die Tischmontage und passt sich flexibel an unterschiedliche Anordnungen von Prüfgeräten an.
Wertvolle Errungenschaften:
Mit der Einführung des APQ IPC350-Q670SA2 erreichte der Anbieter von Inspektionsanlagen für die Halbleiterindustrie Folgendes:
Deutlich verbesserte Inspektionseffizienz:
Die Kombination aus einer leistungsstarken CPU und einem Speicher mit großer Kapazität verbessert die Betriebseffizienz von KI-Fehlererkennungsalgorithmen und ermöglicht es, den Durchsatz bei der Waferinspektion an die Anforderungen der Produktionslinie anzupassen.
Reduzierte Systemintegrationskomplexität:Sieben Erweiterungssteckplätze in voller Höhe und vielfältige E/A-Schnittstellen ermöglichen die Integration von Kameras, Datenerfassungskarten, Bewegungskarten, SPSen und anderen Geräten in eine einzige Maschine, vereinfachen die Systemarchitektur und verbessern die allgemeine Maschinenzuverlässigkeit.
Gesicherte kontinuierliche Produktion:Industrielle Zuverlässigkeit, intelligente Kühlung und RAID-basierte Datensicherheitsmechanismen gewährleisten einen stabilen 24/7-Betrieb in Reinraumumgebungen und halten die monatliche Ausfallrate extrem niedrig.
Flexible Einsatzmöglichkeiten und Platzersparnis:Das kleine 4U-Chassis unterstützt die Wandmontage und lässt sich flexibel in kompakte Inspektionsgeräteschränke integrieren, wodurch Kunden mehr Freiheit bei der Gestaltung ihrer Produktionslinie erhalten.
Veröffentlichungsdatum: 04.06.2026
