半导体视觉检测：满足现代芯片制造的需求

一个比头发还细小的缺陷可以决定半导体器件的成功还是失败。随着芯片几何形状持续缩小和产量增加，检测系统面临越来越大的压力，必须以最高速度检测最小的缺陷。

自动光学检测（AOI）已成为半导体制造领域的关键技术。AOI系统利用高分辨率相机、先进的照明和复杂的图像处理算法，识别那些人工检查无法可靠发现的缺陷。

半导体AOI系统结合多种技术，在不同生产阶段检测晶圆、光刻掩膜、芯片和封装器件的缺陷。

高分辨率工业相机捕捉被测器件的图像，晶圆或元件以微米级精度在检测区域内移动。采集到的图像随后使用机器视觉软件处理，且越来越多地使用人工智能驱动的算法，将捕获的数据与设计规则、参考图像或训练好的缺陷模型进行比较。

为了实现一致且可重复的结果，整个系统必须同步，从灯光和相机触发到平台移动和图像处理。这时，强大的图像采集硬件变得至关重要。高性能图像采集卡确保大量图像数据能够可靠且实时地传输，同时提供精确的时序和同步，以实现准确的检测。
半导体检测日益严峻的挑战

半导体生产对机器视觉工程师来说面临诸多挑战。

1. 图像分辨率要求持续增加。随着芯片尺寸变小，检测系统需要在保持高通量的同时捕捉更多细节。这通常意味着使用高像素相机，且帧率极高。

2. 制造商必须在不牺牲准确性的情况下检查更多设备。漏掉缺陷可能导致代价高昂的下游故障，而误报则会降低产量并增加生产成本。

3. 检测系统通常集成多台相机，以同时捕捉不同的视角、波长或检测阶段。同步这些相机并管理由此产生的数据流对视觉系统架构提出了巨大要求。

结果是一个共同的挑战：如何在不造成瓶颈的情况下实时移动、处理和分析海量图像数据？
为什么图像采集卡很重要

虽然相机和软件通常受到最多关注，但图像采集卡在AOI系统的性能中起着关键作用。

高性能的图像采集卡作为相机与处理平台之间的桥梁，确保图像数据传输可靠且延迟最小。在半导体检测应用中，每帧可能包含关键信息，丢失图像或时间不一致是不可接受的。

现代图像采集卡还提供：

· 确定性触发

· 精确同步

· 高效地将数据传输到系统内存或GPU资源。

这些技术使检测算法能够在保持图像完整性的同时全速运行。Active Silicon的FireBird图像采集卡专为高强度机器视觉应用设计，提供低延迟传输的高速图像采集，并支持基于GPU的处理。

对于许多半导体检测系统来说，CoaXPress（CXP）因其高带宽、长电缆长度和强大的工业性能，已成为首选的相机接口。

Active Silicon的FireBird CXP-12帧抓取器支持每连接最高12.5 Gbps的数据速率，并可扩展支持单系统内多台高速摄像机。这些板子围绕PCIe Gen3架构和ActiveDMA技术设计，能够在无CPU开销的情况下实现高速图像传输，帮助检测系统即使在处理大量图像数据时也能保持实时性能。

这使得它们特别适合晶圆检测、缺陷审查及其他对速度和图像质量都至关重要的AOI应用。
CoaXPress 光纤用于长距离检测系统

某些半导体制造环境要求相机和处理系统之间距离较远。在这种情况下，标准的铜基连接可能变得不切实际。

FireBird CoaXPress 基于光纤（COF）图像采集卡通过支持最高 40 Gbps 的图像采集，同时支持光纤布线覆盖数公里的距离，解决了这一挑战。这为系统提供了更高的灵活性、电磁抗电性以及更便捷的大型制造设施间的集成。
构建未来可靠的AOI系统

随着半导体制造业的不断发展，检测系统必须提供比以往更高的分辨率、更快的吞吐量和更高的可靠性。

通过结合先进的相机、强大的处理平台和高性能的图像采集卡，机器视觉工程师能够构建能够跟上行业需求的AOI解决方案。无论是部署高带宽的CoaXPress系统，还是长距离光纤架构的CoaXPress，合适的图像采集卡都能确保关键检测数据快速、可靠且无损地送达处理流水线。