AOI检测是如何逐步渗透进半导体领域

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一直以来AOI检测都是制造业视觉检测系统产业的核心要素。

AOI检测技术应运而生的背景是：电子元件集成度与精细化程度高，检测速度与效率更高、检测零缺陷的发展需求。

在制造业视觉检测系统中下游应用领域中，AOI检测被广泛运用于PCB印刷电路板、平板显示器和半导体芯片等电子元器件领域，是当下PCB印刷电路板和芯片生产过程中，至关重要的组成部分。

1AOI检测进入了人工智能化阶段

在我国AOI检测行业从20世纪80年代逐渐开始进步，到现在为止大概经历过四个阶段，从1985年的空白期到现在为止的智能化系统阶段，从人工检测到AOI视觉检测技术的不断应用，伴随着SMT组装向标准化和精细化发展，AOI检测设备具备宽阔的应用前景。

● 空白期(1985-1995)：在我国引进第一台贴片机，AOI检测进入到起步阶段；

● 研发期(1996-2003)：国产企业开启AOI检测设备生产制造之路；

● 发展期(2004-2010)：AOI新技术不断发展，国内品牌逐渐开始与外国品牌战略合作研制更领先的设备，中国AOI检测进入到快速发展期。

● 智能化阶段(2011-至今)：伴随着大数据、人工智能、机器学习等新兴技术不断应用，AOI检测朝着智能化系统方向进步。

2 芯片AOI缺陷检测

集成电路芯片对使用环境具有较高的要求，空气中的杂质、腐蚀性气体甚至水蒸气都会腐蚀集成电路芯片上的精密蚀刻电路，导致芯片性能下降或失效。封装环节使用特定工艺将集成电路芯片包裹起来，防止外部环境对芯片造成损害，并将芯片上的接点连接到封装外壳上，实现芯片内部功能的外部延伸。

芯片在封测阶段至少需要4次光检，人员利用显微镜在不同的倍率下执行抽检或全检，存在效率低下、人员视力疲惫、缺陷漏检等现象，产品的质量难以得到保证。

AOI视觉检测系统可以代替人眼进行检测，提高准确率，协助企业降本增效。

随着半导体行业的发展，外加我国人工成本越来越高，电子制造企业出于对产品质量和成本控制的需求，加速了AOI检测设备替代人工的进程。

在这种环境下，全球及中国自动光学检测设备在未来几年将经历快速发展。

3 AOI检测的优势及意义

人工智能技术与大数据发展进步的今天，AOI检测不仅仅是一部检测设备，对大量不良结果进行分类和统计，可以发现不良发生的原因，在工艺改善和生产良率提升中也正逐步发挥着更重要的作用，因此，可以预期未来AOI检测技术将在半导体与电子电路检测中将会发挥越来越重要的作用。

AOI检测的最大优点是节省人力，降低成本，提高生产效率，统一检测标准和排除人为因素干扰，保证了检测结果的稳定性，可重复性和准确性，及时发现产品的不良，确保出货质量。

制造商通常会与系统集成商合作，为其应用开发特定的AOI系统，集成各种组件，并对制造商进行培训。AOI系统为公司带来了许多好处，包括：

提高生产率

自动化检测可实现全天候批量生产

持续可用

系统可一天24小时工作

速度快

可实现较高的检测速度和产量

准确、精准、可靠、一致

可以通过编程来识别精确的细节，并以恒定、持续的速度准确、可靠地完成任务

适应性高、可编程性强

可以快速、轻松地适应各类产品和表面，并可进行远程编程和监控

长期成本降低

进行初始投资后，AOI可带来长期成本效益

改善安全与工作条件

自动检测系统消除了安全问题和人工检测人员繁琐的重复性工作，让员工有机会把时间投入到价值更高的工作中

提升产品质量

最终目标是生产出更安全、寿命更长、不易损坏的高质量产品

配合AI和深度学习的应用，AOI的这些优势将更加明显。通过AI，系统可以不断“学习”，利用不断完善的数据集更新训练模型，从而提高性能。AI软件还能使检测系统的编程更加直观。

4 AOI设备简介及市场规模

AOI设备主要由照明光源（包括荧光灯、卤素灯和LED灯）、镜头、工业摄像机、视觉分析软件构成。AOI设备工作时，被测目标首先在光源的照射下，反射光进入特定的镜头和摄像机，内部的CCD/CMOS图像传感器向图像采集卡输入信息流，并加工为数字图像，通过机器视觉软件对数字图像加以解析，最终反馈到决策模块和控制执行模块，并对被测目标执行程序操作。

AOI设备工作原理

根据Yole数据，2022年我国AOI检测设备市场规模约为211亿元，2025年市场规模将达到320亿元，2022年-2025年CAGR达到15.31%。2019年全球AOI检测设备应用最多的是PCB行业，占到总体市场的69.1%，半导体占20.6%左右。按此推算，2022年国内半导体AOI设备市场规模为43.47亿元，2025年预计将达到65.92亿元。

全球AOI设备市场呈分散趋势，主要是因为PCB、面板及半导体后道封装领域AOI（三光机、四光机）相对来说技术门槛不高。半导体AOI设备第一梯队主要包括Camtek、Rudolph，以一光机、二光机为主，CR2市占率40%左右。国内主流企业多处于第二梯队，如中科飞测、长川科技、景焱智能等。国产AOI设备商有150家以上，主要集中在中低端的PCB、面板领域，半导体封装领域的AOI厂商数量较少。