Giải pháp kiểm tra lỗi AOI với công nghệ AI giúp nâng cấp dây chuyền sản xuất bán dẫn hiệu quả hơn
18/02/2022
Vì thiết bị AOI có thể tìm thấy sản phẩm lỗi bằng cách kiểm tra bằng thị giác máy, việc kết hợp với công nghệ AI / học sâu để điều chỉnh các biểu thức có điều kiện có thể phân loại các sản phẩm lỗi, thậm chí truy tìm nguyên nhân gây ra lỗi trong quá trình sản xuất.
Giới thiệu
Việc sử dụng công nghệ kiểm tra quang học tự động (AOI) để kiểm tra chất lượng sản phẩm là một phương pháp kiểm tra thường được sử dụng trong sản xuất. Vì thiết bị AOI tìm ra sản phẩm lỗi bằng cách chụp ảnh và so sánh với hình ảnh tham chiếu trong cơ sở dữ liệu nên thiết bị này chỉ có thể đóng vai trò kiểm soát chất lượng để loại bỏ sản phẩm bị lỗi. Những gì nó không thể làm là truy tìm nguyên nhân của những khiếm khuyết đó.
May mắn thay, công nghệ Trí tuệ nhân tạo (AI) có thể bù đắp những thiếu sót của AOI. Không giống như AOI thông thường, chỉ thực hiện so sánh hình ảnh theo tập lệnh, AI sử dụng học sâu để điều chỉnh các biểu thức có điều kiện. Vì vậy, nó có thể phân biệt một sản phẩm có đủ tiêu chuẩn hay không dựa trên kinh nghiệm giống như con người. AI thậm chí có thể phân loại và đánh giá các sản phẩm bị lỗi, từ đó truy tìm nguyên nhân gây ra lỗi trong quá trình sản xuất. Điều này hỗ trợ các nhà sản xuất trong việc tối ưu hóa hơn nữa quy trình sản xuất và tăng sản lượng.
Vì các ứng dụng AI như vậy đòi hỏi một lượng lớn tài nguyên máy tính, nên liệu chúng có thể phát huy hết các chức năng của mình hay không phụ thuộc vào ưu và nhược điểm của thiết bị phần cứng. Với sự kết hợp của nhiều sản phẩm dòng MIC, Advantech cung cấp giải pháp mô-đun cho các ứng dụng AI phát hiện lỗi, không chỉ có hiệu suất cao và ổn định mà còn cho phép bổ sung tài nguyên máy tính thông qua cách cài đặt dạng plug-in. Điều này cho phép người tích hợp hệ thống định cấu hình phần cứng theo nhu cầu hiện tại của dự án, đồng thời mang lại sự thuận tiện cho việc mở rộng trong tương lai. Khách hàng cuối cũng có thể được hưởng lợi từ giải pháp tiết kiệm chi phí này để hiện thực hóa các ứng dụng AI càng sớm càng tốt.
Yêu cầu hệ thống
Công ty TNHH Công nghệ Smasoft là Công ty tích hợp hệ thống phát triển phần mềm tự động hóa công nghiệp và cung cấp các giải pháp ứng dụng AI. Nền tảng phần mềm tự động AINavi-AOI-Seq và công cụ kiểm tra lỗi AINavi-AOI-Semicon AI do hãng tự phát triển đã được các ngành công nghiệp bán dẫn và điện tử ưa chuộng và chấp nhận. Gần đây, công ty đã được ủy quyền bởi một nhà sản xuất thiết bị bán dẫn chuyên sản xuất máy kiểm tra vỏ tia cực tím (EUV) để triển khai các tính năng kiểm tra lỗi bằng AI.
Máy kiểm tra vỏ EUV có phần mềm AOI tích hợp sẵn, nhưng chỉ có thể tìm ra sản phẩm bị lỗi chứ không xác định được nguyên nhân gây ra sự cố trong quá trình sản xuất. Để làm cho các sản phẩm trở nên hữu ích hơn, nhà sản xuất thiết bị bán dẫn đã quyết định nâng cấp máy kiểm tra vỏ EUV của họ với các tính năng AI.
Theo yêu cầu của khách hàng, giải pháp AI của Smasoft phải hoàn thành phân tích 380 hình ảnh cho một nhóm duy nhất trong vòng hai phút và kiểm tra các vật liệu khác nhau cùng một lúc. Do đó, cần nhiều bộ mô hình AI (thuật toán) để diễn giải. Ngoài ra, do giải pháp cần được lắp đặt trong tủ ở nửa dưới của máy, nên kích thước và cấu hình phần cứng bị hạn chế do không gian hạn chế.
Để đạt được mục tiêu này, Smasoft sẽ triển khai hai bộ phần mềm, AINavi-AOI-Seq và AINavi-AOI-Semicon, để phân biệt các loại và vị trí của các khuyết tật thông qua AI, sau đó phân loại các khuyết tật theo ngưỡng sàng lọc. Hơn nữa, kết quả sẽ được xuất thành một báo cáo thử nghiệm để tạo điều kiện xác định nguồn gốc của vấn đề.
Để đáp ứng các yêu cầu phần mềm này, Smasoft cần mua một giải pháp phần cứng có hiệu suất tính toán mạnh mẽ và hoạt động ổn định. Giải pháp cần có kích thước nhỏ gọn và cấu hình linh hoạt để khắc phục các hạn chế về không gian vật lý.
Mô tả hệ thống
Sau khi lựa chọn nghiêm ngặt, Smasoft đã tiến hành đánh giá các sản phẩm phần cứng của nhiều nhà cung cấp trong vài ngày. Cuối cùng, công ty đã chọn giải pháp của Advantech (bao gồm hệ thống máy tính không quạt nhỏ gọn MIC-770, mô-đun mở rộng GPU MIC-75G20 và hệ thống suy luận AI MIC-730AI), vì hiệu suất, tính mô-đun và độ ổn định của nó được coi là tốt nhất.
Bước đầu tiên trong quá trình thực hiện là cài đặt phần mềm AINavi-AOI-Seq và AINavi-AOI-Semicon trên MIC-770 và cài đặt AINavi-AOI-Semicon trên MIC-730AI. Sau đó, máy kiểm tra vỏ EUV có thể chụp ảnh và truyền chúng đến MIC-770 (tích hợp MIC-75G20) để xử lý trước. Dữ liệu được xử lý trước sau đó được phân tích bởi MIC-770 và MIC-730AI cho các mô hình AI khác nhau. Sau khi phân tích, AINavi-AOI-Seq phân loại và xếp loại các sản phẩm lỗi đã chọn theo loại và mức độ nghiêm trọng của khuyết tật (như vết bẩn, vết xước và hình mờ), đồng thời tạo các báo cáo kiểm tra chất lượng để khách hàng xem xét.
Trong số nhiều sản phẩm phần cứng được sử dụng trong dự án này, MIC-770 là một hệ thống đã được tinh chỉnh. Máy tính cấp công nghiệp với thiết kế nhỏ gọn này phù hợp nhất cho các ứng dụng có không gian hạn chế. Bộ vi xử lý dòng Intel Core i tích hợp mang lại cho nó khả năng tính toán hiệu quả cao và đặc tính tiêu thụ điện năng thấp.
Hỗ trợ dòng i-Module của Advantech cho phép MIC-770 dễ dàng đáp ứng nhu cầu của các tình huống ứng dụng khác nhau bằng cách mở rộng trình cắm thêm. Ví dụ, dự án đã chọn MIC-75G20 từ nhiều mô-đun khác nhau. Thông qua mô-đun mở rộng này, hệ thống không chỉ mang đến khả năng xử lý đồ họa GPU mạnh mẽ mà còn có thể tăng thêm không gian lưu trữ khi có thêm khe cắm ổ cứng đáp ứng nhu cầu sao lưu các dữ liệu quan trọng.
Một sản phẩm phần cứng khác, MIC-730AI, là một sản phẩm chuyên dụng về suy luận cho AI. Cũng giống như MIC-770, máy tính hiệu suất cao được nhúng bộ xử lý NVIDIA Jetson AGX Xavier này có một thiết kế không quạt, nhỏ gọn và tiêu thụ điện năng thấp. Nó có thể được sử dụng như một máy suy luận cho học sâu và cũng có thể chịu trách nhiệm cho các nhiệm vụ phân tích kiểm tra lỗi.
Về phần mềm, AINavi-AOI-Seq là một nền tảng phát triển tự động kết nối các thuật toán truyền thống và kiểm tra AINavi-AOI-Semicon AI. Người dùng có thể nhanh chóng thiết lập quy trình kiểm tra lỗi bằng AI thông qua giao diện thân thiện với người dùng. Không cần phải phát triển các chương trình, điều này giúp giảm đáng kể gánh nặng cho các nhà phát triển và tăng tốc độ phát triển các chức năng AI cho các máy tự động.
AINavi-AOI-Semicon có nhiều thuật toán phát hiện AI được thiết kế đặc biệt cho ngành công nghiệp bán dẫn và các ứng dụng công cụ kiểm tra lỗi. Nó có thể thực hiện nhiều tác vụ như phân loại hình ảnh lỗi, vị trí lỗi, phân đoạn lỗi, phát hiện hình ảnh bất thường và xác định các lỗi khác nhau trong sản phẩm được thử nghiệm.
Hơn nữa, AINavi-AOI-Semicon sử dụng giao diện web trực quan, hướng dẫn người dùng xây dựng chương trình đào tạo mô hình AI thông qua cách tiếp cận từng bước. Kiến trúc điện toán linh hoạt và có thể mở rộng của nó cho phép phát triển các mô hình AI và phương pháp kiểm tra theo hạng mục kiểm tra và có thể nâng cấp thiết bị kiểm tra mà không ảnh hưởng đến các chức năng hiện có của máy.
Triển khai dự án
- Hệ thống máy tính không quạt nhỏ gọn MIC-770 với CPU Intel® Core™ i thế hệ thứ 8/9
- Mô-đun mở rộng GPU MIC-75G20 cho máy tính Video Edge AI với MIC-7 Series
- Hệ thống máy tính suy luận AI MIC-730AI dựa trên NVIDIA® Jetson™ AGX Xavier™
- AINavi-AOI-Seq là phần mềm phát triển máy tự động được phát triển bởi Smasoft
- Công cụ kiểm tra khiếm khuyết AINavi-AOI-Semicon AI cho ngành bán dẫn do Smasoft phát triển
Kết luận
Có rất nhiều khó khăn cho các nhà sản xuất khi tự mình triển khai các ứng dụng AI. Để nâng cấp, cần phải thuê chuyên gia về AI và tốn nhiều thời gian và tiền bạc. May mắn thay, giải pháp mô-đun được cung cấp bởi sự hợp tác của Advantech và Smasoft đã có thể giảm đáng kể ngưỡng đầu vào để đưa các ứng dụng AI vào sản xuất.
Vì AINavi-AOI-Seq là một công cụ phát triển với các tính năng không phải mã hóa và AINavi-AOI-Industrial là một giao diện đào tạo AI có hướng dẫn mà bất kỳ ai cũng có thể sử dụng, hai sản phẩm phần mềm này của Smasoft giúp việc triển khai các ứng dụng AI dễ dàng hơn nhiều. Thêm vào đó, các sản phẩm dòng MIC của Advantech là nền tảng phần cứng lý tưởng cho việc đối sánh phần mềm của Smasoft. Lấy dự án này làm ví dụ, khách hàng hiện chỉ sử dụng hai mô hình AI để kiểm tra lỗi. Nếu có nhu cầu tạo thêm mô hình AI trong tương lai, khách hàng chỉ cần cắm một hệ thống suy luận AI mới theo cấu hình kiến trúc ban đầu.
Một giải pháp AI hiệu quả về chi phí như vậy không chỉ phù hợp với ngành công nghiệp sản xuất bán dẫn mà còn cả các ngành sản xuất khác. Việc thực hiện dự án này đã mang lại thành công lớn cho nhà sản xuất thiết bị bán dẫn. Vì vậy, họ quyết định triển khai giải pháp kiểm tra lỗi bằng AI cho tất cả các máy tự động khác của mình. Đây là bằng chứng tốt nhất cho thấy giải pháp kết hợp này đã được ngành công nghiệp ghi nhận cho những đóng góp quý giá của nó.
/MIC-770_Side _S20190325104539.jpg)
-25/MIC-75G30-00C120241211111332.png)
-25/MIC-770-V2_Side-_Square_Small20210112102704.jpg)
-25/MIC-75G20-10C120241114154721.png)
/MIC-730AI_Front-Left_P20191108114747.jpg)
