智能制造能助攻半导体产业摆脱“卡脖子”之痛么？

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随着中美贸易摩擦的不断升级，美国对中国科技企业开始频频“卡脖子”。从5G、通信技术逐渐蔓延至AI、存储芯片等多个领域。据统计，从去年到现在，美国已封禁超过120家中国企业。

在备受“打压”的各行各业中，半导体行业面临的“炮火”最烈、涉及的企业最广，这也源于国内目前在半导体领域受到的掣肘最甚。相关资料显示，中国作为全球最大的半导体消费市场，2018年占据全球半导体市场规模的33%，但芯片自给率还不足20%。

因此，对于国内科技企业而言，掌握更强大的半导体技术实力无论是重要性还是迫切性都陡然提升。毕竟，美国政府的半导体“断供”威胁已经从“可能”变为了“常态”。据悉，国内相关领域更是定下半导体行业自给率要在2020年达到40%，2025年完成70%的目标。

作为工业领域最尖端的技术之一，半导体的制造的过程极度复杂、漫长，且每个制程步骤的良率都必须接近100%，才能确保最终生产良率维持在可接受的水平。因此，在提高企业研发和生产效率、降低生产成本、提升良品率、降低人力依赖等方面有显著性优势的智能制造无疑将成为半导体行业中的一项关键性技术。

昨日（6月28日），TCL格创东智首席智能制造顾问王锦博士在参加SEMICOM China智能制造论坛时发表了《半导体行业智能制造与工业互联网实践》的主题演讲。据王锦博士的介绍，作为工业互联网和智能制造领域的初创企业格创东智已经依托华星光电提供的多个智能制造应用场景，深度融合人工智能、大数据、云计算等前沿技术，成功研发出一套面向半导体行业的工业应用智能系统。

自动化是中国半导体行业的首要目标

众所周知，随着人工智能、物联网、大数据等技术的不断发展，各种黑灯工厂逐渐出现，制造业正面临新一轮的智能化升级，数字化、网络化、智能化成为实现“中国智造”的核心路径。然而对半导体行业而言，网络化往往是企业标配，所以更适合本行业的升级路径应该是自动化、数据化、智能化。其中，自动化成为半导体行业需要首先解决的问题。

对于企业而言，自动化程度越高，其在产能、品质、交期以及成本控制方面都会有更好的表现，但是高度自动化的系统一旦出现问题，所造成的损失也更大、处理时间更长，这就是所谓的“自动化悖论”。

因此，对于半导体行业来讲，需要更全局的优化、更全面的管理、更高效的分析以及更精准的判断来预防“自动化悖论”风险。借助基于工业互联网的智能制造系统，半导体企业不但能够将海量数据汇集形成数据驱动的强大动力，还能够快速引入新技术、新业务逻辑、新系统。

更重要的是，工业互联网能够帮助半导体企业形成良好的网络效应，在实现生产要素的广泛互联的同时，也真正将优化空间从系统局部延伸到系统全局，从而帮助企业发现更多的业务优化点。王锦博士表示：“半导体企业自动化已经从替代人力等因素转变为协助决策问题。通过在设备智能化、分析模块化、生产可视化、员工数位化四个方面展开行动，企业能够有效提升人员效率、提升设备稳定、提高产品品质、降低生产成本。”

如今，格创东智的业务已经覆盖IC制造及封测、液晶显示、光伏等多个半导体和泛半导体生产和设备领域。

以全球领先的液晶面板厂商华星光电为例，格创东智助力华星深度融合AI（人工智能）、大数据、云计算等前沿技术，实现了软件和设备的互联互通、设备与环境的互感知，完成高度自动化、数字化、可视化、模型化、集成化、协同化、网络化和智能化。凭借先进的智能制造系统，华星智能在疫情期间逆势成为全球第一大液晶面板供应商。今年5月，华星智能工厂项目获e-works授予“中国标杆智能工厂”称号。

格创东智助力半导体行业全场景智能化升级

在智能制造的核心组成中，格创东智认为，所谓工业智能，绝大多数都是数据驱动的结果。因此，对于半导体制造企业而言，以大数据+人工智能为核心技术的工业应用智能平台是其中最重要的部分之一，其核心是解决数据采集、数据分析、应用智能的问题，帮助企业全局性、系统性的挖掘数据潜力，助力企业实现更好决策，从而加速企业创新。

为此，在格创东智面向半导体行业的工业应用智能平台的支持下，先后开发了包括虚拟量测、设备预测性维护、视觉检测与故障分类、先进数据分析、设备远程运维和健康管理等数十个应用，能够帮助半导体和泛半导体企业实现计划、排程、设备运维、虚拟量测、品质分析等工厂全场景智能化，以提高企业生产和研发效率、降低生产成本、提升良品率。

以虚拟量测为例，基于时间成本和设备成本的考量，目前与品质相关的大部分量测都是抽检，一方面往往容易造成漏检、错检等现象发生，导致问题产品流入下一个制程；另一方面也增加了企业的生产成本。而基于工业应用智能平台的虚拟量测系统，则具备更快的反馈速度、更少的生产成本，同时能够实现特征值“实时全检”，做到异常实时拦截，帮助企业掌握更全面的量测数据，并降低抽检频率、缩短生产周期。

此外，将深度学习等人工智能技术用于半导体制造行业的图片缺陷分类，能够在AOI设备拍照后快速完成缺陷判别，并进行自动工艺流程处理，从而帮助产品检测站点的生产周期缩短60%。在华星智能工厂的落地案例中，人工智能判片帮助实现50%以上的人力替代，实现超千万/年的经济回报。与人相比，AI识别速度提升了5-10倍，准确率从人眼的85%提升到90%以上。

疫情发生后，格创东智的设备远程运维解决方案被高端制造业关注。基于企业已有的EHM(设备健康管理)，通过融入和集成AR（增强现实）技术，将传统的EHM改造为设备远程运维解决方案，解决了进口设备的远程运维问题。例如华星光电通过增强现实的方式与身处韩国的专家合作，一起对新设备进行调试，远程完成了一些技术的POC（概念验证），取得了良好的效果。

智能制造是半导体行业的生产愿景

在笔者看来，受限于目前中美科技环境，走独立自主的建设道路将成为半导体行业未来的主要趋势。

与一般行业中低端产品的高性价比不同。从产值分布来看，半导体行业产值呈倒金字塔分布，高端产品会占据更大的市场份额。正如中科院微电子所所长叶甜春所言：“中国需要‘升级版的发展战略’，不能再一味追求建厂扩产。下阶段战略是‘以产品为中心，以行业解决方案为突破口’。系统应用、设计、制造和装备材料必须更有力的措施，实现融合发展。”

也许正是为服务半导体行业提前蓄力，格创东智前段时间刚刚发布东智工业应用智能平台2.0，进一步增强了平台在数采、存储、数据分析及预测上的能力。未来，格创东智还将沿着工业互联网、工业数据科学、工业应用智能以及工业应用智能系统的路径不断发展，助力泛半导体乃至整个制造业完成智能化转型升级。

半导体行业已经成为科技领域争雄的关键战场，以格创东智为代表的创新企业致力于在前沿技术领域寻找“利器”，为中国半导体行业弯道超车贡献力量。

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原文发布时间：2020-06-30
本文作者：iot101君
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