轉載從: Tech News 科技新報
半導體產業基於其不斷邁向功能複雜化、產品極小化的趨勢，同時持續對物理極限展開技術挑戰，因此在自動化、物聯網與感測器、機器人、大數據分析與智慧管理等不同面向，成熟度均領先於其他製造相關產業。對這個產業來說，除了如台積電創辦人張忠謀所言，降低「生產週期」至關重要；藉由能自我檢測並調校的智能設備，讓產線不斷優化，更是每家業者追求的目標。
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在 5G、AI 人工智慧等發展浪潮下，IC 應用邁向多元化與極致效能。需求帶動技術成長，而技術成長也引領半導體產業所需的設備相應升級。當工業 4.0 的概念逐漸落實，設備智能化也從單純的硬體升級走向軟硬整合，以達到即時資料採集及分析，並協助決策。
設備智能化的相關解決方案包含以下領域：運動控制與機器視覺、設備預防性維護、內部閘道協定、邊緣運算、遠端控制與工業網路等。為了將 AI 與機器學習技術導入設備，以及隨之而來的更多數據及運算需求，具備高速及高效傳輸速率的 PCIe 匯流排技術在工業領域重要性不斷提升；搭配以 PC-Based 為基礎的控制系統與自動化解決方案，得以整合並滿足更多複雜設備的需求。
以半導體產業後段的測試、組裝、封裝等製程為例，由於封裝速度大躍進，在達到高度精確的同時，還得保有高產能，因此需要更精準的運動控制視覺檢測系統，還必須易於安裝與維護，讓產線隨時處在最佳狀態。
運動控制
運動控制是自動化的核心技術，透過對機械運動部件的位置、速度等進行即時管理，能使設備按照預期的軌跡和規定的參數進行動作。而目前基於乙太網的現場匯流排的工業網路系統 EtherCAT（乙太網控制自動化技術），由於具備極短的通訊週期與精確的同步時間，在自動化控制領域中成為主流。EtherCAT 的解決方案包含 PCI/PCIe 運動控制卡搭配工業電腦、PAC 模組化控制器，以及一體式控制器等，能應付不同製造場景。其中像是研華科技（Advantech）推出的 PCIE-1203L-64AE 運動控制卡，因為具備以下規格，成為分散式 EtherCAT 解決方案中的強力產品，包括：667MHz 雙核 ARM 處理器、2 個 EtherCAT 端口供給高性能的運動和 I/O 應用、支援通用運動軟體開發套件（SDK）可快速開發應用程序、最多支援 64 軸運動控制、點對點移動、2 軸線性插補，並且支援可編程加速/減速率以及可編程中斷等。
機器視覺與影像擷取
機器視覺則因為有引導（定位）、量測、檢測、與判讀條碼/光學字元辨識（OCR）等用途，在奈米等級的半導體製程中，不但能協助機器手臂定位加工，也能提升檢測品質，並在最後 IC 成品裝料打包時記錄生產批量內容，讓效率不會受人力波動及疏失影響而減低。研華科技專為工業和視覺應用而設計的 PCIE-1154-AE 影像擷取卡，具有 4 個 PCIe 以及 4 個 USB 3.0 端口可以擴充，配備 Fresco FL1100 USB 3.0 主機控制器和 5 Gbps 的獨立頻寬，還可供應 1500 mA 電流，以確保外部工廠自動化和醫療應用的 USB 相機穩定供電。
資料採集
而為了監控設備狀態、並且隨時能夠進行調校、優化流程甚至是進行預防性維護，則需要藉由感測器和平台上的量測軟體，將偵測到的各種參數轉為數位訊號，透過 USB、PCI、PCIe 或乙太網等匯流排送到主機中進行分析處理。如 PCIE-1816-AE 的多重功能卡，可用於不同類別的資料（訊號）採集，其具備 16 個類比輸入，最高達 1 MS/s、16 位分辨率，支援 A/O 的類比和數位觸發器以及 AO 波形生成，還有 24 個可編程的數位 I/O 線，以及 4K 樣本 FIFO 記憶體。
隨著半導體產業邁入後摩爾定律時代，複雜製程迫使終端設備必須愈趨智慧化，PC-Based 控制系統與分散式運算架構因強大的效能、高開放性與運算能力，讓 PCIe 模組化解決方案得以滿足系統整合商與工廠經營者的升級需求，幫助設備更聰明。
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（首圖來源：Shutterstock）