Để đáp ứng nhu cầu kiểm tra chất lượng sản phẩm bán dẫn trong thời kỳ đóng gói 3D, OMRON Corporation đã đặc biệt ra mắt ba mẫu thiết bị kiểm tra tự động bằng tia X CT thuộc dòng VT-X, với khả năng kiểm tra tự động 3D nhanh chóng và chính xác. Tại hội nghị NVIDIA GTC 2025, OMRON đã trình diễn cách các thiết bị VT-X kết hợp hoàn hảo với công nghệ sinh đôi kỹ thuật số và LLM-AI, định hình một bản đồ phát triển khả thi cho tự động hóa đổi mới.
Khi quy trình sản xuất IC 2D ngày càng tiến gần đến giới hạn vật lý, toàn bộ ngành công nghiệp bán dẫn chính thức bước vào kỷ nguyên hậu Moore. Để đáp ứng nhu cầu tính toán cao hơn trong các ứng dụng như AI sinh sinh và HPC, đồng thời hỗ trợ các mô-đun điện xe điện tích hợp như eAxle thực hiện mục tiêu hiệu quả hơn và tiết kiệm không gian, con người không chỉ tập trung vào công nghệ tích hợp Chiplet, mà còn đẩy nhanh tiến trình phát triển công nghệ đóng gói 3D từ đóng gói 2D.
Để đảm bảo kiểm soát chất lượng trong quy trình hàn C4 bump và micro bump trong đóng gói 3D-IC, ngành sản xuất đã bắt đầu tích hợp thiết bị kiểm tra tự động 3D X-ray (AXI), vì thiết bị kiểm tra 2D truyền thống không thể đảm nhiệm công việc này một cách hiệu quả.
Thời điểm thích hợp để áp dụng AXI 3D, giải pháp tốt nhất cho kiểm tra trực tuyến không phá hủy
Akiho Onose, người phụ trách bộ phận phát triển kinh doanh của hệ thống kiểm tra, cho biết khi kiểm tra trạng thái kết nối bên trong của đóng gói Flip Chip, hệ thống kiểm tra X-ray 2D thường gặp khó khăn trong việc xác định hình dạng kết nối hoặc thể tích của các khuyết tật như bong bóng do việc chiếu cấu trúc 3D lên hình ảnh phẳng. Tuy nhiên, thiết bị kiểm tra bằng tia X CT của OMRON, nhờ tích hợp công nghệ kiểm tra tự động 3D CT với công nghệ điều khiển nhanh và chính xác, có khả năng mô hình hóa kết nối theo dạng 3D với độ chính xác ở cấp vi mô, thực hiện kiểm tra chính xác ba chiều trên dây chuyền sản xuất.
Bà Onose cũng nhấn mạnh rằng ngành công nghiệp hiện nay thường dựa vào kiểm tra điện áp để đánh giá chất lượng hàn, hoặc thực hiện quy trình kiểm tra phá hủy như lấy mẫu trong một lô chip. OMRON thực hiện một phương pháp kiểm tra trực tuyến không phá hủy hoàn toàn khác với các điểm kết nối chip và cho rằng đây là giải pháp kiểm tra tốt nhất cho việc tối ưu hóa sản xuất trong bối cảnh đóng gói tiên tiến 3D hiện nay.
Từ bộ phận kiểm tra X-ray, Kei Sato cho biết, công việc kiểm tra mà trước đây thuộc về AXI 2D giờ đã hoàn toàn có thể được AXI 3D thực hiện. Nhờ công nghệ điều khiển nhanh và chính xác, tốc độ kiểm tra của AXI 3D đã tăng vượt bậc. Hơn nữa, AXI 3D có thể nắm bắt được vị trí của các khuyết tật 3D một cách trực quan, giúp giảm thời gian cần thiết cho kiểm tra lại và phân tích. Dù trong một số tình huống, AXI 2D vẫn có lợi thế về tốc độ kiểm tra tuyệt đối, nhưng đối với những dây chuyền sản xuất đang tìm kiếm sự cải thiện chất lượng và hiệu suất tổng thể, AXI 3D chắc chắn là lựa chọn tiềm năng nhất.
Để đáp ứng nhu cầu kiểm tra đa dạng, OMRON đã ra mắt ba mẫu thiết bị kiểm tra tự động bằng tia X CT. Trong đó, VT-X750 được phát triển cho việc kiểm tra các bo mạch SMT, có tầm quan sát rộng và hiệu suất siêu tốc, có thể kiểm tra các thành phần không chân (Fillet-less) và mặt sau trên các bo mạch lớn ngày càng phức tạp như máy chủ và trạm gốc. VT-X850 thì được trang bị nguồn tia X mạnh hơn, đặc biệt phù hợp cho việc kiểm tra các sản phẩm nặng như bộ biến tần và module công suất cho xe điện có tản nhiệt.
Mặt khác, VT-X950 được thiết kế riêng cho quy trình đóng gói tiên tiến, có khả năng kiểm tra các thành phần nhỏ với độ phân giải tối thiểu đạt 0.2μm. Bất kể là kiểm tra chất lượng của các kết nối trong các bump vi mô, C4, hay kiểm tra hình dạng của TGV hoặc TSV, VT-X950 đều thể hiện sức mạnh vượt trội. Thêm vào đó, VT-X950 cũng hỗ trợ sử dụng trong môi trường phòng sạch, giúp nâng cao hiệu quả và mức độ tự động hóa trong sản xuất và phát triển bán dẫn. Đáng chú ý, VT-X950 đã giành được giải thưởng Bộ trưởng Bộ Giáo dục và Khoa học từ Giải thưởng Công nghệ Công nghiệp Nhật Bản lần thứ 53 năm 2024.
Học sâu nâng cao độ chính xác và hiệu suất kiểm tra khuyết tật, LLM-AI giảm chi phí học tập cho nhân viên
Kei Sato nhấn mạnh rằng so với các thiết bị AXI 3D của đối thủ, dòng VT-X của OMRON cung cấp công nghệ hình ảnh 3D nhanh chóng và chính xác mà các sản phẩm cạnh tranh trên thị trường khó có thể đạt được, trở thành một trong những điểm mạnh chính của dòng sản phẩm này.
Ngoài ra, công ty đã tối ưu hóa đặc tính đầu ra X-ray và phương pháp kiểm tra của tất cả các mẫu AXI để đáp ứng nhu cầu kiểm tra sản phẩm bán dẫn khác nhau. Thông qua sự kết hợp giữa công nghệ điều khiển và xử lý hình ảnh của tự, OMRON có khả năng thực hiện kiểm tra hình ảnh hoàn hảo cho chất lượng hàn của bump vi mô và C4 trong các gói lồng ghép 3D, thậm chí đã nâng cao tốc độ hình ảnh 3D ở tốc độ cao nhất lên 30%. Nói cách khác, dòng sản phẩm VT-X của OMRON cung cấp kiểm tra toàn tốc độ nhanh nhất trong môi trường trực tuyến, giúp ổn định chất lượng trong sản xuất bán dẫn và nguồn bán dẫn.
Hơn nữa, dòng sản phẩm VT-X của OMRON sử dụng công nghệ AI tự phát triển mới, không chỉ tích hợp kinh nghiệm lâu năm về kiểm tra mà còn sử dụng học sâu để xử lý hình ảnh được chụp, lần đầu tiên hiện thực hóa kiểm tra chất lượng sản phẩm trực tuyến. Hiệu quả hơn nữa, bất kỳ ai cũng có thể tự động tạo cấu hình tham số và chương trình kiểm tra tối ưu thông qua AI, từ đó tự động hóa quy trình đánh giá trạng thái hàn và loại bỏ hoàn toàn những rào cản mà trước đây chỉ có nhân viên kỹ thuật có kỹ năng mới có thể thực hiện kiểm tra.
Kei Sato chỉ ra rằng, bất kể ở Đài Loan hay Nhật Bản, sự thiếu hụt nhân viên kỹ thuật chuyên nghiệp đã trở thành một vấn đề ngày càng nghiêm trọng. Ngày nay, việc để AI học hỏi những kiến thức kiểm tra chuyên nghiệp tích lũy trong nhiều năm có thể giảm đáng kể chi phí học tập cho kỹ sư mới, rút ngắn thời gian họ thích nghi. Do đó, AI không phải là điều xấu khi thay thế kỹ sư. Trong ngắn hạn, AI có thể giúp kỹ sư mới vận hành thiết bị như các kỹ sư dày dạn kinh nghiệm; trong dài hạn, trong tương lai, chỉ cần một kỹ sư cũng có thể điều khiển nhiều thiết bị, điều này giúp thực hiện triết lý “đổi mới tự động hóa” của OMRON và thúc đẩy quá trình chuyển đổi kỹ thuật số trong ngành sản xuất.
Để giảm độ khó trong việc vận hành thiết bị kiểm tra, giúp mọi người đều có thể dễ dàng làm quen, OMRON đã trình diễn tại hội nghị NVIDIA GTC 2025 cách mà LLM-AI có thể nhúng kiến thức công nghệ chuyên nghiệp tích lũy trong nhiều năm vào thiết bị kiểm tra VT-X. Thông qua công nghệ này, ngay cả kỹ sư mới cũng có thể dễ dàng vận hành thiết bị và thực hiện giao tiếp với thiết bị bằng ngôn ngữ tự nhiên làm mẹ của họ. Điều này giúp ngành công nghiệp bán dẫn có thể tận dụng AI như một công cụ truyền thừa công nghệ thế hệ mới, từ đó không còn phải lo lắng về sự thiếu hụt kỹ thuật viên có tay nghề.
Như vậy, OMRON một mặt nâng cao độ chính xác và hiệu suất nhận dạng khuyết tật của thiết bị thông qua việc tăng cường thuật toán học sâu. Mặt khác, sử dụng LLM-AI như một nguồn hỗ trợ mạnh mẽ cho người vận hành thiết bị, không chỉ giúp giảm chi phí học tập mà còn cho phép điều khiển thiết bị theo cách trực quan và dễ dàng, hoàn thành nhiệm vụ kiểm tra một cách chính xác và nhanh chóng hơn.
Khi tự động hóa của OMRON gặp gỡ sinh đôi kỹ thuật số NVIDIA, sự đổi mới tự động hóa trong nhà máy không còn là giấc mơ
Ngoài LLM-AI, một điểm nhấn đáng chú ý khác mà OMRON đã trình diễn tại hội nghị GTC 2025 là công nghệ sinh đôi kỹ thuật số (Digital Twin) được áp dụng trên thiết bị VT-X750. Những người tham dự không chỉ được chứng kiến VT-X750 thực hiện kiểm tra tự động 3D nhanh chóng và chính xác cho chất lượng hàn trong đóng gói tiên tiến, mà còn có thể “vào” không gian ảo của sinh đôi kỹ thuật số qua kính AR, để quan sát hoạt động nội bộ của thiết bị trực tiếp.
Buổi trình diễn cho phép khán giả trải nghiệm hoàn toàn tình huống bên trong thiết bị này là nhờ vào sự tích hợp giữa phần mềm tự động hóa của OMRON là Sysmac Studio và NVIDIA Omniverse. Phần mềm này cho phép dữ liệu chuyển động PLC bên trong thiết bị được tái hiện thời gian thực trong môi trường ảo tại NVIDIA Omniverse với độ chính xác và tốc độ 125μs.
Shintaro Iwamura, người thuộc bộ phận phát triển phần mềm thông tin của bộ phận điều khiển, cho biết ba yếu tố chính định hình sức mạnh của AI bao gồm thuật toán, sức mạnh tính toán và dữ liệu. Nếu có thể đảm bảo đầu vào lượng dữ liệu chất lượng lớn, sẽ có thể huấn luyện AI mạnh mẽ hơn và cung cấp giá trị mới cho khách hàng.
Thông qua công nghệ sinh đôi kỹ thuật số, không chỉ các thành phần, khuyết tật hoặc động thái bên trong thiết bị mà trước đây không thể quan sát trực tiếp giờ đây được thể hiện rõ ràng, mà còn có thể thu thập dữ liệu mới trong không gian số đó. Nói cách khác, kỹ sư có thể thu thập dữ liệu trong khi thực hiện kiểm tra, và từ đó điều chỉnh và tối ưu hóa các phương pháp kiểm tra, công thức, góc chiếu sáng của nguồn sáng, v.v. Hơn nữa, cũng có thể rút ngắn đáng kể thời gian cần thiết để xác định nguyên nhân bất thường của thiết bị.
Tất cả những điều này giúp việc bảo trì từ xa và phân tích sự cố trở nên dễ dàng, từ đó nâng cao hiệu quả tối đa của tự động hóa trong nhà máy. Shintaro Iwamura cho biết, OMRON sẽ tiếp tục phát triển dựa trên hai công nghệ cốt lõi là điều khiển nhanh và chính xác, mở rộng và áp dụng nhiều công nghệ tiên tiến hơn nữa, nhằm thúc đẩy chiến lược phát triển tự động hóa đổi mới trong tương lai.
(Hình đầu tiên: OMRON; Nguồn thông tin: OMRON)
Đọc thêm:
Máy chủ AI của ChatGPT là gì? Phân tích các thành phần chính mà các nhà sản xuất Đài Loan cung cấp cho máy chủ AI nóng bỏng! Sau khi áp dụng công nghệ làm nguội bằng chất lỏng, còn có những khó khăn kỹ thuật nào khác? Từ châu Á đến châu Mỹ, cuộc tiếp sức trong việc sản xuất máy chủ AI đã lặng lẽ bắt đầu.