朝创汇 | 第十二期:机器视觉智能检测核心技术的开发和应用

创业   2024-10-18 17:21   北京  


朝创汇


     朝阳区科技企业赋能站为赋能朝阳区科技创新企业发展,传播产业前沿认知,提升企业的知名度与影响力,特推出“朝创汇”专栏,“朝创汇”将聚焦于朝阳区内的高科技和高成长企业,深入探讨它们在技术创新、市场拓展以及企业管理等方面的成功经验和挑战。通过专栏的内容,读者可以了解到最前沿的产业发展趋势,企业在研发和技术应用中的最新突破,以及在市场竞争中得到的卓越成绩和宝贵经验。


01.公司介绍

     北京兆维智能装备有限公司是市属国有企业北京电子控股有限责任公司下属北京兆维电子(集团)有限责任公司量检测装备业务平台。成立于2001年,面向显示面板、半导体等行业深耕细作,专注于机器视觉智能检测核心技术的开发和应用,形成自动光学检测和形貌量测设备两大产品体系。2023年获得北京市“专精特新”中小企业认定,并参与我国智能检测装备首项基础核心标准《智能检测装备通用技术要求》团体标准的起草工作。作为北京市唯一在泛半导体检测和量测领域都有布局的国有企业,在北京市智能检测装备硬科技版图中独树一帜。


公司发展阶段:

2012年至今,公司的业务发展经历了“贸→工→技”三个阶段,主动挑半导体行业检测装备技术难题,逐步实现高质量的跨越式发展:

第一阶段,2012—2015年,坚持以“贸”驱动——定位半导体显示面板市场,进军显示面板视觉检测,成为国内显示面板头部客户京东方的战略合作伙伴。

第二阶段,2016—2020年,坚持以“工”发力——发力自主光学检测技术,搭建专业化的研发队伍和研发体系,实现多款自主产品量产和市场客户多元化。

第三阶段,2021年至今,坚持以“技”突破——围绕北京电控“构建以芯屏为核心的产业生态”的战略部署,自主核心技术持续深化,对标世界一流企业,提供先进量、检测成套解决方案。


02.行业现状

集成电路领域,量检测是半导体制造重要的质量检查工艺,涉及膜厚、折射率、膜应力等参数测量,以及各类表面缺陷检测等,广泛应用于薄膜沉积、光刻、刻蚀、离子注入、CMP等环节的工艺控制,对硅片厂/晶圆厂保障产品良率、产品一致性、降低成本等至关重要。

在显示领域,量检测设备贯穿面板生产流程的Array(阵列)- Cell(成盒)- Module(模组)三大制程,主要用在LCD、OLED等平板显示器件生产过程中进行显示、触控、光学、信号电性能等各种功能检测,从而保证各段生产制程的可靠性和稳定性,是保证良率的关键环节。

根据应用场景的不同,量检测设备主要分为量测、检测两大类,其中检测设备占比高达67%。(1)检测设备:主要用于检测是否出现异质情况,如颗粒污染、表面划伤、开短路等特征性结构缺陷;(2)量测设备:指对被观测的结构尺寸和材料特性做出量化描述,如薄膜厚度、关键尺寸、刻蚀深度、表面形貌等物理参数的测量。

技术的应用现状和未来趋势

检测技术方面,随着纳米光子学、计算成像、定量相位成像、光学涡旋、多电子束扫描、热场成像以及深度学习等新兴技术的出现,在提升缺陷灵敏度、分辨率以及对比度等方面已初步展现出一定的潜力,这为晶圆缺陷检测技术提升提供了新的可能性。随着现代集成电路中材料和晶体管几何结构的复杂性不断增加,单一缺陷检测技术已经越来越难以适用多种复杂场景,多种系统的组合以应对各种复杂检测挑战将是一种趋势。

量测技术方面,集成电路等先进制造领域提出的挑战来自多个方面,如表面特征结构的细微化,甚至趋近于近原子尺度;跨越米级到微纳尺度的高动态范围测量;不损失精度的低成本、高通量检测;以及嵌入制造过程中的在线检测等方面。未来无损伤、高精度、高通量的各类在线量测技术将在先进制程中的重要性将大大提高。

市场应用情况

(1)显示面板量检测装备领域

就国产化率而言,Cell/Module 制程的检测设备基本实现国产化,中国大陆AMOLED行业Cell/Module制程的检测设备市场行业前四名份额集中度78%;而Array制程设备国产化率约为8%。

(2)半导体量检测装备领域

量/检测设备在半导体设备中价值量占比较高,仅次于三大核心设备(薄膜沉积、光刻和刻蚀),排名第四,占比达到11%。量检测设备也是国产化率最低的环节之一,2023年设备国产化率不足10%,主要赛道长期由海外厂商主导并垄断,美国科磊公司在大多细分领域具有明显优势。



03.团队介绍

公司始终高度重视自主技术打造和核心人才引进,发展至今,已构建了一支高水准、跨领域的研发队伍;不仅吸引了来自海外全球顶尖企业以及国内领军企业等产业方面资深专家,同时还广泛吸纳中国科学院大学、北京理工大学等高端院校具备深厚的专业背景领军人才,涵盖光学、算法、软件、机电自动化等多个核心领域,形成了强大的研发中坚力量。截至目前,量检测设备业务人数达到115人。其中,研发团队规模已扩大至75人,占员工总数的比重为65.2%;大学本科学历及以上员工达100人,占员工总数比重达到86.96%,其中博士5人,硕士37人,硕博占比近40%。为业务发展提供智力支撑。


04.技术&产品

经过团队多年扎实的技术积累和产品迭代,形成了包含自动光学检测和形貌量测的产品矩阵。攻克了多项光学、算法、软件、机械等关键系统自主化开发难题,技术创新能力得到显著提升。在高分辨显微成像技术、微纳光学量测、比对算法、特征提取等先进图像处理技术、人工智能AI、精密机械等综合运用能力处于国内领先水平。

面向显示面板市场,推出了包括彩膜垫料形貌测量设备、亚微米裂纹检设备、Cell外观检测设备、模组外观检测设备、玻璃边缘外观检测设备在内的多款产品,核心检测设备的应用场景从面板产线“中后段”拓展至“前段”,实现全工艺制程覆盖,积极满足LCD、OLED、Mini/Micro LED等多级市场目标客户的检/量测设备需求,覆盖京东方、华星光电、维信诺、惠科、天马等五大头部客户,明星产品OLED显示面板亚微米裂纹检测设备(GDS系列)2023年市占率达70%;半导体领域主要产品包括晶圆级宏观缺陷检测设备和微纳形貌量测设备,晶圆级宏观缺陷检测设备成功在12寸功率、8寸MEMS以及先进封装市场取得商业化订单。


1、半导体显示领域产品


产品名称

图示

产品性能

显示面板彩膜垫料形貌测量设备

 

主要应用于LCD/OLED显示面板CF(彩膜段)、BP段、Cell(成盒)工艺段,基于白光干涉技术,可实现对液晶显示面板Photo Spacer Height实现高速、高精度、高准确度的非接触式微纳结构表面三维形貌量测。该产品已通过显示面板头部客户技术评估,并实现订单突破

显示面板膜厚量测设备

 

主要应用于LCDOLED领域,可测量SiOxSiNxSiONa-SiPIITOIGZOBM等单层及多层膜厚,可实现定制化开发的量测设备;可实现SESRTRCA可组合使用,远程智能操控。该产品已成功取得订单

OLED显示面板亚微米裂纹缺陷检及中后段外观检设备

 

主要应用于OLED显示面板检测,包含孔边缘检测GDSH、曲面弧边检测GDS4、曲面内弧检测GDS1三类设备,可以检测出柔性OLED显示面板的圆孔和3D弧边缘产生的裂纹、褶皱、彩虹纹、隔离柱残留等缺陷,检测分辨率可达到0.5微米。凭借GDSH产品,顺利通过全球行业头部客户相关项目的业务能力评审。2023年在国内市场占有率达到70%


2、集成电路领域产品

产品名称

图示

产品性能

前道晶圆级图形缺陷检测设备2D AOI

 

 

主要应用于晶圆前道光刻、刻蚀及研磨,后道RDL等工艺过程中出现的颗粒、色差、刮伤、图案冗余、图案缺失和剥落等缺陷检测。拥有多模式照明系统以适应不同材质及应用场景、多倍率放大以满足不同检测精度,精密运动控制系统以满足超薄片的无损检测。最低精度可达0.4微米,检测效率已达国内领先水平。产品已成功出货国内功率领军企业、国内MEMS IDM厂商。

中道先进封装晶圆级图形缺陷检测设备2D+3D AOI

 

具备2D检测、3D检测功能,主要应用于光刻后PI/PR检测、溅射、刻蚀后RDL检测、电镀凸点缺陷检测,配置基于共聚焦技术的3D模块、基于白光三角技术的3D模块,满足客户定制化需求。产品已成功出货国内先进封装细分龙头企业。

半导体微纳形貌量测设备

 

主要应用于集成电路先进制造中对微纳结构的量测,包括光刻、刻蚀后侧壁粗糙度测量、CMP后粗糙度及膜厚分布量测等环节,旨在解决形貌技术吞吐量受限的问题,Z向扫描分辨能力可达0.03nm,已实现各类场景下全自动量测功能


05.未来展望与合作需求

(1)国产设备成功打开市场,需要客户大规模批量验证、使用的环境,通过积累应用经验和数据进行迭代升级,提升整体竞争力,构建起“研发-验证-规模化应用-迭代升级”的良性循环。希望发挥设备企业与产业链客户之间的协同联动效能,持续为相关量检测设备提供国产化验证、升级迭代机会,以便后期借助其示范效应向其他客户进行市场拓展。

(2)通过与国内顶尖科研机构和高校进行合作,联合开展量检测核心技术攻关,实现人才、技术研发等领域资源共享、互利共赢。

(3)积极通过资本运作手段带动外部资金、产业资源、产业人才导入,解决当前量检测装备业务在“人才吸引和稳定”“技术创新和突破”“产业发展资金”“产业发展客户资源”等领域面临的挑战,为快速实现技术突破和规模扩张开辟出一条新的路径。




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