2023中國工業(yè)視覺技術(shù)實(shí)踐系列報告

Part01 目錄 Part02 Part03 Part04 技術(shù)前行，未來仍有無限可能機(jī)器視覺的技術(shù)優(yōu)勢機(jī)器視覺在速度、精度等指標(biāo)上遠(yuǎn)高于人類，非常適合工業(yè)領(lǐng)域應(yīng)用鏡頭、光源和光源控制系統(tǒng)采集目標(biāo)物體數(shù)據(jù)，借助視覺控制系統(tǒng)、智能視覺軟件和數(shù)據(jù)算法庫進(jìn)行圖形分析和處理，軟硬系統(tǒng)相輔相成，為下游行業(yè)賦予視覺能力。項(xiàng)目人類視覺機(jī)器視覺色彩識別能力容易受人的心理影響，不能量化具有可量化的特點(diǎn)灰度分辨率差，一般只能分辨64個灰度強(qiáng)，目前一般使用256灰度級，采集系統(tǒng)可具有10bit，12bit，16bit等灰度級空間分辨率分辨率較差，不能觀看微小的目標(biāo)分辨率高，可觀測微米級的目標(biāo)速度速度慢，0.1秒的視覺暫留使人眼無法看清較快運(yùn)動的目標(biāo)速度快，快門時間可達(dá)10微秒左右，高速相機(jī)幀率可達(dá)到1000以上，處理器的速度越來越快感光范圍范圍窄，400nm-750nm范圍的可見光范圍寬，從紫外到紅外的較寬光譜范圍，另外有X光等特殊攝像機(jī)環(huán)境適應(yīng)性對環(huán)境適應(yīng)性差，另外有許多場合對人有損害對環(huán)境適應(yīng)性強(qiáng)，另外可加裝防護(hù)裝置觀測精度精度低，無法量化精度高，可到微米級，容易量化其他主觀性，受心理影響，易疲勞客觀性，可連續(xù)工作工業(yè)視覺產(chǎn)業(yè)概念分析軟硬一體，深度學(xué)習(xí)賦能制造業(yè)全場景應(yīng)用能力工業(yè)視覺是將硬件如光源，傳感器，相機(jī)等集成綜合性儀器同時輔以底層算法用于工業(yè)制造方向，協(xié)助制造業(yè)實(shí)現(xiàn)引導(dǎo)、識別、檢測和測量功能，最終促進(jìn)工業(yè)制造智能化，是自動化到智能化的關(guān)鍵拼圖，兼具狀態(tài)感知（視覺）和自主決策（邊緣控制和AI）的能力。底層元件

電子元件：CMOS、CCD、LED等

光學(xué)元件：鏡片、鍍膜等

機(jī)械元件：五金、結(jié)構(gòu)件零部件集成上游 光源及其控制器 鏡頭 工業(yè)相機(jī) 軟件和算法設(shè)備組裝與軟件部署工業(yè)視覺系統(tǒng)中游 工業(yè)視覺設(shè)備視覺引導(dǎo)設(shè)備 視覺檢測設(shè)備 視覺測量設(shè)備 視覺識別設(shè)備裝備應(yīng)用下游 3C電子 汽車及零部件 新能源 半導(dǎo)體 食品 ……工業(yè)視覺市場的發(fā)展背景制造業(yè)及智能制造規(guī)模同步上升，中國制造產(chǎn)業(yè)迎來“質(zhì)”與“量”的同步發(fā)展從中國制造業(yè)增加值來看，2017年至2022年持續(xù)上升，并且在GDP的比重持續(xù)上升。從中國智能制造業(yè)產(chǎn)值規(guī)模來看，2022年中國智能制造業(yè)產(chǎn)值447億元，預(yù)計(jì)2026年可達(dá)1000億元，持續(xù)迎來高于20%的增長。圖：2017-2022年中國制造業(yè)增加值及GDP占比 圖：2016-2026年中國智能制造業(yè)產(chǎn)值規(guī)模市場規(guī)模（億元） 占GDP比重

27.7%

智能制造產(chǎn)值（百億元） 增速（%）25%22%22%22%22%22%17828.1% 29.4% 27.1% 26.2% 27.4%178

23%20%25%30%761011392237610113959

122 150

366818366

10001802252934475466682017 2018 2019 2020 2021 180225293447546668

20162017201820192020202120222023E2024E2025E2026E工業(yè)視覺的市場規(guī)模工業(yè)視覺搭上智能制造產(chǎn)業(yè)“快車”，中國工業(yè)視覺市場持續(xù)增長伴隨全球制造升級需求與中國制造業(yè)的高質(zhì)量發(fā)展，工業(yè)視覺市場規(guī)模穩(wěn)步增加。中國工業(yè)視覺2022年市場規(guī)模為184億，到2025年將達(dá)到470億，行業(yè)整體發(fā)展增速快。圖：2020-2025年全球工業(yè)視覺市場規(guī)模及預(yù)測 圖：2020-2025年中國工業(yè)視覺市場規(guī)模及預(yù)測市場規(guī)模（億元） 同比增速（%）14%12% 9% 13% 13%

46%

市場規(guī)模（億元） 同比增速（%）32%35%43%32%7208088839941124720808883994

1281

139184264139184

356

47095952020 2021 2022 2023E 2024E 2025E 2020 2021 2022 2023E 2024E 2025E工業(yè)視覺產(chǎn)業(yè)的相關(guān)政策利好的宏觀環(huán)境和政策將助力工業(yè)視覺產(chǎn)業(yè)蓬勃發(fā)展工業(yè)機(jī)器視覺是人工智能產(chǎn)業(yè)和制造業(yè)轉(zhuǎn)型升級的重要環(huán)節(jié)，是國家政策重點(diǎn)關(guān)注和發(fā)展的行業(yè)；2016年以來，在人工智能產(chǎn)業(yè)和智能制造業(yè)升級相關(guān)的政策文件中被多次提及，2020年的《工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)創(chuàng)新發(fā)展規(guī)劃》和2021年的《“十四五”智能制造發(fā)展規(guī)劃》等文件中均提出重點(diǎn)突破計(jì)算機(jī)視覺、視覺傳感相關(guān)技術(shù)，為工業(yè)視覺產(chǎn)業(yè)發(fā)展提供了政策助力。表：近年來工業(yè)視覺相關(guān)政策發(fā)布時間發(fā)文單位文件重點(diǎn)內(nèi)容2023年4月全國人大《對數(shù)字經(jīng)濟(jì)發(fā)展情況報告的意見和建議》國家支持人工智能算法、框架等基礎(chǔ)技術(shù)的自主創(chuàng)新、推廣應(yīng)用、國際合作，鼓勵優(yōu)先采用安全可信的軟件、工具、計(jì)算和數(shù)據(jù)資源。2022年8月國家科技部等部門《關(guān)于加快場景創(chuàng)新以人工智能高水平應(yīng)用促進(jìn)經(jīng)濟(jì)高質(zhì)量發(fā)展的指導(dǎo)意見》要在制造領(lǐng)域優(yōu)先探索工業(yè)大腦、機(jī)器人協(xié)助制造、機(jī)器視覺工業(yè)檢測、設(shè)備互聯(lián)管理等智能場景。2022年1月國務(wù)院《“十四五”數(shù)字經(jīng)濟(jì)發(fā)展規(guī)劃》要推動農(nóng)林牧漁業(yè)基礎(chǔ)設(shè)施和生產(chǎn)裝備智能化改造，推進(jìn)機(jī)器視覺、機(jī)器學(xué)習(xí)等技術(shù)應(yīng)用2021年12月工信部等《“十四五”機(jī)器人產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃》研制三維視覺傳感器、六維力傳感器和關(guān)節(jié)力矩傳感器等力覺傳感器、大視場單線和多線激光雷達(dá)、智能聽覺傳感器以及高精度編碼器等產(chǎn)品，滿足機(jī)器人智能化發(fā)展需求。2021年7月工信部等十部門《5G應(yīng)用“揚(yáng)帆”行動（2021-2023年）》推進(jìn)5G模組與AR/VR、遠(yuǎn)程操控設(shè)備、機(jī)器視覺、AGV等工業(yè)終端的深度融合，加快利用5G改造工業(yè)內(nèi)網(wǎng)，打造5G全連接工廠標(biāo)桿，形成信息技術(shù)網(wǎng)絡(luò)與生產(chǎn)控制網(wǎng)絡(luò)融合的網(wǎng)絡(luò)部署模式，推進(jìn)“5G+工業(yè)互聯(lián)”服務(wù)于生產(chǎn)核心環(huán)節(jié)。2021年3月工信部、國家發(fā)展和改革委員會、教育部、科技部、財(cái)政部等《“十四五”智能制造發(fā)展規(guī)劃》提出研發(fā)高分辨視覺傳感器、工業(yè)現(xiàn)場定位設(shè)備，實(shí)現(xiàn)泛在感知、數(shù)據(jù)貫通、集成互聯(lián)、人機(jī)協(xié)作和分析優(yōu)化。2020年11月工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)專項(xiàng)工作組《工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)創(chuàng)新發(fā)展規(guī)劃》提出要加強(qiáng)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)基礎(chǔ)支撐技術(shù)攻關(guān)。支持工業(yè)視覺傳感器等基礎(chǔ)軟硬件研發(fā)突破。2020年2月科技部《關(guān)于科技創(chuàng)新支撐復(fù)工復(fù)產(chǎn)和經(jīng)濟(jì)平穩(wěn)運(yùn)行的若干措施》提出以新技術(shù)賦能智能工廠建設(shè)。鼓勵支持企業(yè)在研發(fā)設(shè)計(jì)、生產(chǎn)運(yùn)營、供應(yīng)鏈管理等方面應(yīng)用機(jī)器視覺智能傳感、深度學(xué)習(xí)等新技術(shù)。工業(yè)視覺的算法技術(shù)深度學(xué)習(xí)賦能制造業(yè)全場景應(yīng)用能力機(jī)器視覺系統(tǒng)的算法軟件部分是利用計(jì)算機(jī)視覺算法對獲取圍像進(jìn)行分析，進(jìn)而為進(jìn)一步?jīng)Q策提供所需信息圖：機(jī)器視覺相關(guān)底層算法

表：主要機(jī)器視覺軟件開發(fā)包及其特點(diǎn)機(jī)器視覺算法機(jī)器視覺算法數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)圖像區(qū)域輪廓邊緣提取邊緣定義邊緣提取

圖像增強(qiáng)灰度變換輻射標(biāo)定圖像平滑基元分割擬合直線擬合圓擬合輪廓分割

幾何變換仿射變換投影變換圖像變換面陣相機(jī)線陣相機(jī)標(biāo)定過程

圖像分割閾值分割亞像素分割立體重構(gòu)立體匹配

特征提取區(qū)域特征輪廓特征模板匹配灰度模版匹配

形態(tài)學(xué)開發(fā)包優(yōu)/缺點(diǎn)適用場景VisionPro入門容易、lisence費(fèi)用低：無法GPU加速、圖像處理算法工具少需要快速開發(fā)的通用視覺類項(xiàng)目HALCON開發(fā)包優(yōu)/缺點(diǎn)適用場景VisionPro入門容易、lisence費(fèi)用低：無法GPU加速、圖像處理算法工具少需要快速開發(fā)的通用視覺類項(xiàng)目HALCON兼容性好：開發(fā)周期長、費(fèi)用高支持視覺圖像采集設(shè)備、環(huán)境及平臺較為復(fù)雜的，擁有較長開發(fā)周期的項(xiàng)目OpenCV開源且可用于商用、便于定制化算法開發(fā):代碼能力要求高、周期長有算法基礎(chǔ)且項(xiàng)目周期長、預(yù)算有限的項(xiàng)目eVision基于灰度相關(guān)性的模板匹配效果好、基于圖像比對的圖像質(zhì)量檢測效果好：幾何形狀的匹配能力較差適用于基于圖像比對的圖像質(zhì)量檢測HexSight定位和零件檢測效果較好、惡劣環(huán)境適應(yīng)性好;軟件開發(fā)費(fèi)用高適用于惡劣工業(yè)環(huán)境的點(diǎn)位和檢測項(xiàng)目NIVision入門簡單、開發(fā)速度快，算法效率不高且準(zhǔn)確性與穩(wěn)定性依賴于圖像質(zhì)量圖像質(zhì)量較好，且要求交貨周期比較短的項(xiàng)目字符識別工業(yè)視覺的核心功能工業(yè)視覺的功能主要有識別、測量、定位、檢測機(jī)器視覺的功能主要分為四大類，從技術(shù)實(shí)現(xiàn)難度上來說，識別驗(yàn)證、引導(dǎo)定位、尺寸測量、外觀檢測的難度是遞增的，而基于四大基礎(chǔ)功能延伸出的多種細(xì)分功能在實(shí)現(xiàn)難度上也有差異。圖：機(jī)器視覺基本功能技術(shù)實(shí)現(xiàn)的難易度情況 表：機(jī)器視覺應(yīng)用場景(按功能分類)功能應(yīng)用行業(yè)(典型代表)功能應(yīng)用行業(yè)(典型代表)應(yīng)用場景具體應(yīng)用識別3C電子、新能源、半導(dǎo)體、汽車、食品基于目標(biāo)物的外形、顏色或者字符特征進(jìn)行甄別輪廓度檢測二維碼識別宇符識別測量3C電子、新能源、半導(dǎo)體、汽車、食品、醫(yī)藥、光伏將圖像像素信息標(biāo)定成常用的度量衡單位，精準(zhǔn)計(jì)算出目標(biāo)物的幾何尺寸缺陷檢測識別防錯產(chǎn)品測量定位3C電子、新能源、半導(dǎo)體、汽車、食品、醫(yī)藥、光伏在識別出物體的基礎(chǔ)上精準(zhǔn)確定物體的坐標(biāo)和角度信息，自動判別物體位置貼合定位焊接定位檢測3C電子、新能源、半導(dǎo)體、汽車、食品、醫(yī)藥、光伏對目標(biāo)物體進(jìn)行表面裝配檢測、表面印刷缺陷檢測及表面形狀缺陷檢測等缺陷檢測外觀檢測識別定位測量檢測有無校正點(diǎn)形狀/輪廓識別定位測量檢測有無校正點(diǎn)形狀/輪廓顏色引導(dǎo)線灰度/色彩粗略位置套準(zhǔn)弧/圓裝配質(zhì)量條碼對位間距統(tǒng)計(jì)信息二維碼跟蹤幾何組合表面缺陷文字識別3D引導(dǎo)3D尺寸3D缺陷難Part01 目錄Part02 Part03 Part04 技術(shù)前行，未來仍有無限可能泛半導(dǎo)體行業(yè)發(fā)展背景-3C電子產(chǎn)品與產(chǎn)線升級迭代帶來穩(wěn)定增長產(chǎn)品持續(xù)迭代升級帶來穩(wěn)定需求：產(chǎn)品精密度、對生產(chǎn)制造過程中的精度要求隨3C電子產(chǎn)品的更新?lián)Q代而提升，推動機(jī)器視覺進(jìn)一步滲透。消費(fèi)電子產(chǎn)品產(chǎn)線進(jìn)一步升級迭代：蘋果作為龍頭企業(yè)提高行業(yè)檢測標(biāo)準(zhǔn)，各大電子產(chǎn)品生產(chǎn)廠商也逐步迭代生產(chǎn)質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，有望帶來機(jī)器視覺需求的擴(kuò)大。圖：2015-2022年P(guān)CB行業(yè)規(guī)模保持穩(wěn)步增長全球PCB產(chǎn)值規(guī)模（億元） 中國PCB產(chǎn)值規(guī)模（億元

圖：2013-2022年蘋果iPhone出貨量（百萬臺）及市占率出貨量（百萬臺） 市場占有率819444819444200

215.2 215.8

195.6

237.9

20%27254455429859033127254455429859033132962665410050

10%2015 2016 2017 2018 2019 2020 2021

0 0%2015 2016 2017 2018 2019 2020 2021 2022工業(yè)視覺在3C行業(yè)的應(yīng)用簡析（1/2)3C行業(yè)的高質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)提升工業(yè)視覺的滲透率工業(yè)視覺在3C電子行業(yè)中得到廣泛應(yīng)用：3C電子行業(yè)具有元器件尺寸較小，質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)高的特點(diǎn)。在PCB生產(chǎn)制造環(huán)節(jié)中，工業(yè)視覺是PCB對位、SMT拾取、放置和安裝驗(yàn)證等環(huán)節(jié)至關(guān)重要的工具。在電子成品設(shè)備制造環(huán)節(jié)中，工業(yè)視覺解決方案應(yīng)用于顯示器缺陷檢測、產(chǎn)品外殼缺陷檢測、軸毀和盤片裝配/符識別等環(huán)節(jié)。圖：PCB生產(chǎn)線中部分工業(yè)視覺應(yīng)用環(huán)節(jié) 圖：電子設(shè)備制造生產(chǎn)線中部分工業(yè)視覺應(yīng)用環(huán)節(jié)PCB組裝驗(yàn)證 PCB檢測 印刷電路板連接器檢測PCB組建放置引導(dǎo) PCB靶標(biāo)對位 電路板識別激光鉆孔和劃線對準(zhǔn) LEDPCB缺陷檢測 鼠標(biāo)PCB檢測

組裝后驗(yàn)證 序列號和條碼讀取 表面缺陷分析度和高度檢測USB接頭檢測 智能手機(jī)外殼平整智能手機(jī)相機(jī)高度檢測度和高度檢測相機(jī)模塊表面檢測 外殼外觀檢測 板對板連接器檢測工業(yè)視覺在3C行業(yè)的應(yīng)用簡析（2/2)工業(yè)視覺提升檢測的可靠性和穩(wěn)定性，貫穿全生產(chǎn)流程面板檢測設(shè)備貫穿于面板生產(chǎn)制造全過程，為保障良率的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。面板生產(chǎn)包含陣列(Array)、成盒(Cell)和模組(Module)三大制程，檢測環(huán)節(jié)用于保證各段生產(chǎn)制程的可靠性和穩(wěn)定性，提升產(chǎn)線整體的良率。圖：面板檢測設(shè)備貫穿于面板生產(chǎn)制造的前、中、后道陣列Array

玻璃基板清 鍍膜洗

光刻膠 曝光 顯影

干/濕

光刻蝕 退火 檢查玻璃基板檢測

ADI-AOI

AMI-AOI

AOIMAC/MICAOICD/HIAOI合ColorFilm合

ArrayYester、CF測議機(jī)、CF階差系統(tǒng)、PS檢測系統(tǒng)、TotalPitch檢測系統(tǒng)等成盒 Cell基板

配向膜成形

框膠 灌液晶 對位拼 切割

光刻蝕去除清洗

PIInspection、PIMAC/MIC膜厚測量機(jī)、盒厚測量機(jī)SealInspection

對位檢查機(jī)

AOI檢測、CellTestIn-LineOpenCellSystem模組Module

ACF貼片

IC貼合 涂塑 檢測 BLUBondingAOIBondingAOI

老化 檢查AOI檢測機(jī)等

面板制造工藝面板檢測設(shè)備泛半導(dǎo)體行業(yè)發(fā)展背景-光伏產(chǎn)業(yè)中國光伏技術(shù)助力全球能源轉(zhuǎn)型據(jù)中國光伏行業(yè)協(xié)會統(tǒng)計(jì)，2022年全球光伏新增裝機(jī)243GW，同比增長41%，2023年全球光伏市場需求持續(xù)保持旺盛。隨著光伏行業(yè)整體效率的提高和市場信心的增強(qiáng)，2022年中國光伏新增裝機(jī)達(dá)86GW，同比增長61%，中國光伏裝機(jī)量已連續(xù)十年位居全球首位。中國光伏制造占全球80%左右的規(guī)模，以每瓦耗電0.4度計(jì)算，2023年預(yù)計(jì)組件產(chǎn)能400GW，耗電量1600億度，相當(dāng)于20座核電站的發(fā)電量，中國制造的光伏產(chǎn)品為全球能源轉(zhuǎn)型和可持續(xù)發(fā)展做出了巨大貢獻(xiàn)。圖：全球光伏歷年裝機(jī)規(guī)及預(yù)測（單位：GW） 圖：國內(nèi)光伏年度新增裝機(jī)規(guī)模（單位：GW）光伏裝機(jī)（GW） 增速（%） 樂觀情況光伏裝機(jī)（GW） 增速（%）29%

2431% 243

34%

15%

55%

38%4%0%75

377

463

533

33 52

29

54

124102989712817220162017201820192020202120222023E2024E2025E 20162017201820192020202120222023E2024E2025E1029897128172工業(yè)視覺在光伏行業(yè)的應(yīng)用簡析精準(zhǔn)解決傳統(tǒng)應(yīng)用難題，賦能光伏制造設(shè)備升級迭代工業(yè)視覺解決方案可替代傳統(tǒng)人力復(fù)雜操作，為企業(yè)需要提供穩(wěn)定、柔性、易用通用的智能制造解決方案，提升全流程的質(zhì)量管理，助力企業(yè)邁向智能制造。圖：光伏生產(chǎn)環(huán)節(jié)流程與工業(yè)視覺應(yīng)用情況原料制備原材料準(zhǔn)備 清洗 干燥 研磨 篩分 包原料制備

質(zhì)檢出廠

裝標(biāo)紫部分為已有成熟的工業(yè)視覺系統(tǒng)應(yīng)用的工序裝硅片生產(chǎn)硅片分選、硅片生產(chǎn)切割

硅片拋光 硅片清洗 硅片涂層 硅片烘烤 硅片檢驗(yàn) 最終產(chǎn)品包電池片生產(chǎn)硅片清洗制電池片生產(chǎn)絨

干燥 擴(kuò)散蝕刻 減反射

印刷涂層涂購

燒結(jié) 檢測 包裝出廠組件生產(chǎn)與測試沉積焊接電池片切割 電池片清洗 電池片單組件生產(chǎn)與測試沉積焊接

電池片串焊 電池片層疊 電池片層壓 裝框 清洗 成品組件泛半導(dǎo)體行業(yè)發(fā)展背景-半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)（1/2)中國半導(dǎo)體設(shè)備市場跟隨半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)發(fā)展穩(wěn)定增長全球半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)產(chǎn)能持續(xù)擴(kuò)張，對半導(dǎo)體設(shè)備的需求穩(wěn)定增長。根據(jù)SEAJ統(tǒng)計(jì)，20221077億美元，5年CAGR達(dá)13.7%。其中2022年中國大陸地區(qū)半導(dǎo)體設(shè)備銷售額為282.7億美元，5年CAGR達(dá)21.2%，連續(xù)三年占比全球第一。圖：2016-2022年中國及全球半導(dǎo)體市場銷售規(guī)模（億美元）全球銷售額（億美元） 中國銷售額（億美元）同比增速（全球） 同比增速（中國）

圖：中國半導(dǎo)體設(shè)備市場規(guī)模(億美元）市場規(guī)模（億美元） 增速（%）

5578

30.00%20.00%10.00%0.00%

26%

60%2%

40% 44%5%

38%

15%200082134131082134131

-10.00%-20.00%

65

187269187

283

391

4492016 2017 2018 2019 2020 2021 2022 2016 2017 2018 2019 2020 2021 20222023E2024E泛半導(dǎo)體行業(yè)發(fā)展背景-半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)（2/2)晶圓建設(shè)趨勢仍在延續(xù)，國產(chǎn)半導(dǎo)體設(shè)備迎來發(fā)展國內(nèi)晶圓廠擴(kuò)產(chǎn)趨勢仍在延續(xù)。根據(jù)SEMI2021至2023年間建設(shè)84座大規(guī)模芯片制造工廠，其中中國大陸地區(qū)將會建成20座成熟制程工廠/產(chǎn)線，國產(chǎn)設(shè)備將加速導(dǎo)入大陸晶圓廠，國產(chǎn)半導(dǎo)體設(shè)備快速發(fā)展期在即。圖：全球新增晶圓廠數(shù)量維持高位 圖：全球芯片出貨量持續(xù)增長新增工廠數(shù)量

芯片出貨量（億） 增速（%）21%8% 9%232833-6%23283317201917

17202017

2022

2023E

3192018

3002019

3242020

3932021

4292022工業(yè)視覺在半導(dǎo)體行業(yè)的應(yīng)用簡析（1/4)晶圓制造到芯片加工的工藝過程極其復(fù)雜，涉及多個工藝步驟，易產(chǎn)生各種缺陷半導(dǎo)體生產(chǎn)流程中的測試設(shè)備包括測試機(jī)（ATE，AutomaticTestEquipment）、分選機(jī)（Handler）、探針臺（WaferProber）等。這些設(shè)備的制造需要綜合運(yùn)用光學(xué)、物理、化學(xué)等科學(xué)技術(shù)，在測試設(shè)備中，測試機(jī)用于檢測芯片功能和性能，探針臺與分選機(jī)實(shí)現(xiàn)被測芯片與測試機(jī)功能模塊的連接。晶圓檢測環(huán)節(jié)需要使用測試機(jī)和探針臺，成品測試環(huán)節(jié)需要使用測試機(jī)和分選機(jī)。圖：集成電路生產(chǎn)及測試具體流程設(shè)計(jì) 系統(tǒng)設(shè)計(jì) 邏輯設(shè)計(jì) 電路設(shè)計(jì) 物理設(shè)計(jì)驗(yàn)證 測試機(jī)、分選臺、探針臺晶圓制造拉單晶 磨外圓 切片 倒角 磨削或研磨 CMP 擴(kuò)散晶圓制造薄膜沉淀 光刻 刻蝕 離子注入 CMP 金屬化 晶圓檢測逐片傳送晶圓 鏈接Pad點(diǎn) 施加輸入信號 采集輸出信號 判斷合規(guī)與否 探針臺 測試機(jī) 探針臺封裝測試背面減薄 晶圓切割 貼片 引線鍵合 模型 切筋/成型 成品測試封裝測試逐片傳送晶圓 鍵接芯片引腳 施加輸入信號 采集輸出信號 判斷合規(guī)與否 標(biāo)記&分選&收料分選臺 測試機(jī) 分選臺工業(yè)視覺在半導(dǎo)體行業(yè)的應(yīng)用簡析（2/4)高效識別晶圓缺陷是工業(yè)視覺的重要應(yīng)用之一95%；當(dāng)單道工序的良品率下降至99.9890%。半導(dǎo)體生產(chǎn)過程控制可分為量測(Metrology)、缺陷檢測（Inspection）兩大環(huán)節(jié)。量測：主要針對晶圓電路的結(jié)構(gòu)尺寸、材料特性進(jìn)行描述，包括薄膜厚度、關(guān)鍵尺寸、刻蝕深度等物理參數(shù)。缺陷檢測：主要查看晶圓是否有異質(zhì)，包括顆粒污染、表面劃傷等可能對芯片功能產(chǎn)生不良影響的結(jié)構(gòu)性缺陷。圖：晶圓缺陷的分類根據(jù)晶圓缺陷的排布分 根據(jù)缺陷表征與特性分 根據(jù)Kaempf標(biāo)準(zhǔn)分全局缺陷 局部缺陷

形貌缺陷

污染物

晶體缺陷

隨機(jī)缺陷

系統(tǒng)缺陷

組合缺陷分布于晶圓各處的缺陷，通常由隨機(jī)因素造成，例如無塵室中的顆粒等隨機(jī)原因。由于這類缺陷分布范圍廣，數(shù)目多，因此糾正起來代價昂貴，在晶圓制作過程中要

通常由可指定的原因產(chǎn)生，如人為錯誤，設(shè)備顆粒和化學(xué)污點(diǎn)。上述因素會破壞局部結(jié)構(gòu)，產(chǎn)生集合的缺陷或局部缺陷簇。通常局部缺陷團(tuán)簇具有無定形、線性、曲線或環(huán)形圖案。局部缺陷簇的特定模式反映了缺陷的產(chǎn)生機(jī)制。

常見形貌缺陷有微小粗糙面、凹坑。通常在拋光或光刻工程中，工人或機(jī)械操作不當(dāng)帶來的缺陷。

常見污染物如顆粒,通常由環(huán)境中臟污如灰塵污染晶圓所致。在分子層面上包括有機(jī)層和無機(jī)層等污染物;原子層面上包括離子、重金屬缺陷等。

常由晶體生長不均導(dǎo)致，硅晶片中存在的晶體缺陷會影響構(gòu)建在這些晶片甚至由晶體缺陷導(dǎo)致的極端退化情況常見晶體缺陷有：硅原子失位、硅原子錯位、非硅原子摻雜等。

均勻隨機(jī)，具有穩(wěn)定的平均密度，沒這種類型缺陷的原因復(fù)雜，并不固定在特定模式上。通過提高工藝的穩(wěn)定性和準(zhǔn)確性，可以減少由這種異常缺陷導(dǎo)致的未合格產(chǎn)品數(shù)目。

此類缺陷是系統(tǒng)性的，在晶圓間可重復(fù)。具有明顯的聚類現(xiàn)象。導(dǎo)致這類缺陷的原因通常可以通過晶圓上缺陷的分布來發(fā)現(xiàn)，用于發(fā)現(xiàn)工藝或機(jī)器中的異常，如在光刻過程中掩模位置不對或在工藝過程中蝕刻過度等。

這種缺陷因晶圓片而異，也是半導(dǎo)體制造中最常見的企業(yè)宣布。組合缺陷是隨機(jī)缺陷和系統(tǒng)缺陷的組合，在這種類型的缺陷中，消除隨機(jī)缺陷的原因，保留系統(tǒng)性缺陷，使工程師能夠找到異常的原因是非常重要的。工業(yè)視覺在半導(dǎo)體行業(yè)的應(yīng)用簡析（3/4)工業(yè)視覺可以利用分析空間圖案的分布情況極大提高良率管理效率早期防控是提升制造系統(tǒng)的可靠性、提高生產(chǎn)良率、降低生產(chǎn)成本的重要手段。傳統(tǒng)分析晶圓圖空間圖案的工作仍需依靠人工去判斷，不同的工程師對于同一晶圓圖可能會有不同的判斷結(jié)果，主觀因素影響較大，使得分類缺乏一致性。以此同時需面對大規(guī)模的晶圓生產(chǎn)現(xiàn)狀，準(zhǔn)確性難以保證。工業(yè)視覺可高效識別分類晶圓圖案缺陷模式，掌控晶圓制造過程中的潛在問題，對于穩(wěn)定并提高良率具有十分重要的意義。表：晶圓缺陷類型及其產(chǎn)生原因示例缺陷類型產(chǎn)生的原因Center化學(xué)-機(jī)械平坦過程中甩膠機(jī)的轉(zhuǎn)速變化或氧化過程中溫度不均勻?qū)е翫onut在顯影過程中，溶解的光刻膠重新附在晶圓表面上,晶圓中心缺陷因?yàn)橹行臎_洗步驟而較少Edge-Loc薄膜沉積問題Edge-Ring蝕刻問題Local清洗不均勻Nearfull人為錯誤Random空氣中的灰塵干擾Scratch在化學(xué)機(jī)械過程中團(tuán)聚的顆粒和襯墊的硬化或者由于搬運(yùn)過程中的刮擦等工業(yè)視覺在半導(dǎo)體行業(yè)的應(yīng)用簡析（4/4)光學(xué)檢測效率高，速度快，提升半導(dǎo)體領(lǐng)域的智能化及數(shù)字化水平自動光學(xué)檢測技術(shù)（AutomaticOpticalInspectionAOI）是集成信息采集、數(shù)字信號處理和自動控制的智能化檢測技術(shù)，通常在工業(yè)生產(chǎn)過在線AOI離線AOI在線AOI離線AOI檢驗(yàn)方式100%實(shí)現(xiàn)全檢分批抽檢自動化程度高，隨產(chǎn)品線自動完成檢驗(yàn)一般，需人工協(xié)助ESD低，自動化作業(yè)高，需人工協(xié)助，敏感元件需小心處理勞動強(qiáng)度低每塊板的檢驗(yàn)需要人工放入，檢驗(yàn)完成后需人工拿出設(shè)備污染無光污染，檢驗(yàn)員工期難持久圖像采集模塊

視覺檢測模塊

執(zhí)行模塊特缺控相 PC 圖 執(zhí)特缺控征陷制機(jī) 機(jī) 像 行征陷制提檢機(jī)采 存 預(yù)提檢機(jī)取測理集 儲 處 器 構(gòu)取測理Part01 目錄 Part02 Part03 Part04 技術(shù)前行，未來仍有無限可能泛半導(dǎo)體細(xì)分領(lǐng)域的工業(yè)視覺需求半導(dǎo)體及消費(fèi)電子工業(yè)視覺市場規(guī)模將持續(xù)增長伴隨全球及中國的消費(fèi)電子市場發(fā)展，3C電子行業(yè)工業(yè)視覺規(guī)模也將保持穩(wěn)定增長。圖：2016-2025年中國半導(dǎo)體行業(yè)工業(yè)視覺市場規(guī)模及預(yù)測市場規(guī)模（億元） 增速（%）61%

圖：2016-2025年中國3C電子行業(yè)工業(yè)視覺市場規(guī)模及預(yù)測市場規(guī)模（億元） 同比增速（%）29%40% 43% 40%

45%

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14%5%

13%

12%3141430%3141436 2018

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282020

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14241424

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562024E

622025E重點(diǎn)廠商產(chǎn)品及服務(wù)能力分析——感圖科技工業(yè)AI工業(yè)AIAI品體系，可提供智能檢測、智能監(jiān)控、智能輔助決策軟硬一體完整解決方案。感圖科技可產(chǎn)品優(yōu)勢以高精度AI檢測和量測為切入點(diǎn)，過程監(jiān)控與良率分析為抓手，提供整套AI解決方案和服務(wù)，成為客戶智能化品質(zhì)管控與良率管理的智慧大腦。產(chǎn)品優(yōu)勢

標(biāo)桿客戶感圖明鑒者GTI已得到高端電路板行業(yè)頭部客戶認(rèn)證，可覆蓋高端電路板行業(yè)所有細(xì)分領(lǐng)域。同時，感圖科技逐步進(jìn)入半導(dǎo)體領(lǐng)域，客戶包括海內(nèi)外頭部半導(dǎo)體載板、半導(dǎo)體封測、晶圓制造廠商等。GTI明鑒者AI檢測GTI明鑒者AI檢測GTD明策者智能決策支持系統(tǒng)GTO明覽者智能監(jiān)控解決方案

高端電路板客戶群體

半導(dǎo)體客戶5+群體5+

新能源客戶5+ 群體精密結(jié)構(gòu)件外觀AI檢測機(jī)器人鋰電池外觀檢測機(jī)器人SLPAI檢測機(jī)器人FPC精密結(jié)構(gòu)件外觀AI檢測機(jī)器人鋰電池外觀檢測機(jī)器人SLPAI檢測機(jī)器人FPCAI檢測機(jī)器人載板外觀AI檢測機(jī)器人晶圓外觀檢測機(jī)器人感圖明鑒者晶圓外觀AI檢測機(jī)器人系列產(chǎn)品特點(diǎn)：GTAIInside0.225um，WPH同比友商高出1.5感圖明鑒者晶圓外觀AI檢測機(jī)器人系列產(chǎn)品特點(diǎn)：GTAIInside0.225um，WPH同比友商高出1.5、Recipe100國產(chǎn)突破：感圖明鑒者GTIAI處于行業(yè)領(lǐng)先，服務(wù)優(yōu)勢：挖掘客戶場景，服務(wù)28重點(diǎn)廠商產(chǎn)品及服務(wù)能力分析——感圖科技項(xiàng)目背景介紹項(xiàng)目背景介紹客戶是國內(nèi)頭部晶圓制造企業(yè)，原有的國外晶圓設(shè)備檢出率僅能達(dá)到93~95%，依然需要大量人工抽檢與復(fù)判，因此無法避免缺陷漏失和客戶投訴。客戶通過采用感圖明鑒者GTI-PMI晶圓外觀AI檢測機(jī)器人，能夠有效提高設(shè)備檢出率，實(shí)現(xiàn)100%AI檢測，避免人工復(fù)判錯誤機(jī)率，提高生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量，幫助客戶實(shí)現(xiàn)智能化工廠需求，降本增效。項(xiàng)目亮點(diǎn)實(shí)踐效果項(xiàng)目亮點(diǎn)高精度檢測感圖科技GTI-PMI使用于外觀檢測工位，可取代傳統(tǒng)AOI+人工目高精度檢測視檢查，大量減少人工復(fù)檢需求，甚至可以檢出非顯著細(xì)微缺陷

檢出率 過檢率 人工減少高效檢測感圖科技晶圓外觀檢測設(shè)備具有高精度檢測能力，可以檢測微小的缺陷和污染物，保證晶圓表面質(zhì)量符合要求。高效檢測

并做詳細(xì)分類，極大地提高了半導(dǎo)體生產(chǎn)過程中晶圓表面質(zhì)量的檢測和管理水平。硅片廠場景

99.9% <1% 90%晶圓AOI晶圓AOI晶圓AOI晶圓AOI感圖科技晶圓外觀檢測設(shè)備可以快速、準(zhǔn)確地檢測晶圓表面缺陷，提高檢測效率和生產(chǎn)效率。

多晶硅 拉晶 切割 研磨 拋光CMP 清洗 硅片檢測 自動化檢測晶圓廠場景 邏輯設(shè)計(jì) 電路設(shè)計(jì) 圓形設(shè)計(jì) 設(shè)計(jì)驗(yàn)證 光罩制作 自動化檢測感圖科技晶圓外觀檢測設(shè)備采用全彩色自動化檢測技術(shù)，可

通過外觀檢測，保證每項(xiàng)工藝的質(zhì)量

晶圓AOI 晶圓AOI 晶圓AOI

晶圓AOI 晶圓AOI

晶圓AOI多功能檢測以減少人工干預(yù)，提高檢測精度和一致性。多功能檢測

達(dá)標(biāo)，即便部分工硅片來料藝需重復(fù)多次

氧化 涂膠 光刻 刻蝕 粉色制編段重復(fù)幾十次或數(shù)百次

高子植入擴(kuò)散參雜感圖科技晶圓外觀檢測設(shè)備可以檢測晶圓表面的多種缺陷和

多次清洗 晶圓針測CP(ChipPrbing) CMP 晶圓AOI 晶圓AOI

AOI

污染物，包括顆粒、裂紋、氧化、污點(diǎn)等。

2D/3D 數(shù)據(jù)分析功能數(shù)據(jù)分析功能

封測廠場景來料替代傳統(tǒng)檢測，保證質(zhì)量達(dá)標(biāo)來料

晶圓AOI磨片磨片

晶圓AOI切割切割（DieSaw）

先進(jìn)封裝RDL貼片銀漿固化（DieMount）晶圓AOI先進(jìn)封裝RDL貼片銀漿固化（DieMount）

引線焊接（Wirebond）

AOI2D/3D

塑封（Mold）

六面AOI成品檢測成品檢測Part01 目錄 Part02 Part03 Part04 工業(yè)視覺發(fā)展概述工業(yè)視覺發(fā)展概述2D應(yīng)用仍占主導(dǎo)，中國由基礎(chǔ)模式匹配向深度學(xué)習(xí)方向縱向“超越式”發(fā)展中國工業(yè)視覺發(fā)展分為四個階段，當(dāng)前處于階段四，科技自主化成為國家戰(zhàn)略，工業(yè)視覺應(yīng)用的廣度與深度實(shí)現(xiàn)快速發(fā)展，廣度體現(xiàn)在2D向3D遞進(jìn)，并且隨著AIGC技術(shù)在2023年的飛速發(fā)展，應(yīng)用滲透率提高，國產(chǎn)化應(yīng)用需求逐漸增加，自研比例不斷提升。圖：中國與歐美工業(yè)視覺的發(fā)展階段對比基于深度學(xué)習(xí)的2D向3D遞進(jìn)時代基于模式匹配的2D時代全球理論研究速度 全球應(yīng)用實(shí)踐速度 中國理論研究速度 中國應(yīng)用實(shí)踐速度基于深度學(xué)習(xí)的2D向3D遞進(jìn)時代基于模式匹配的2D時代國產(chǎn)化應(yīng)用需求低，自研比例少 國產(chǎn)化應(yīng)用需求、自研比例不斷提升階段四：應(yīng)用滲透到各行業(yè)階段四：應(yīng)用滲透到各行業(yè)階段一：80年代理論發(fā)展起步，90年代理論發(fā) 階段二：應(yīng)用發(fā)展迅速展迅速應(yīng)用少，應(yīng)用方探索中 品，電子應(yīng)用較多中國階段四：應(yīng)用滲透到各行業(yè)，工業(yè)視覺成為工業(yè)生產(chǎn)制造的眼睛，技術(shù)伴隨AI技術(shù)發(fā)展可能迎來突破階段四：應(yīng)用滲透到各行業(yè)，工業(yè)視覺成為工業(yè)生產(chǎn)制造的眼睛，技術(shù)伴隨AI技術(shù)發(fā)展可能迎來突破階段三：應(yīng)用與理論同步發(fā)展，應(yīng)用廣泛，3C為主階段一：理論發(fā) 階段二：應(yīng)用發(fā)展迅展迅速，應(yīng)用少 導(dǎo)體汽車生成式AI對于工業(yè)視覺的助力未來工業(yè)視覺將有望搭載更先進(jìn)AI技術(shù)，切入更多差異化工業(yè)應(yīng)用場景ChatGPTAI技術(shù)的工業(yè)視覺可以進(jìn)一步優(yōu)化性能適配更多工業(yè)應(yīng)用場景。表：人工智能與機(jī)器視覺融合發(fā)展方向模型架構(gòu)細(xì)分發(fā)展原