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现代电动汽车中约装有3000至8000个半导体元件，用于电机控制、电池管理和辅助系统——且数量呈显著上升趋势。无论是移动出行、通信、健康、安全、娱乐、能源供应还是环境保护，半导体几乎已成为所有生活领域创新与进步的基石。因此，半导体产业在我们的社会中具有举足轻重的地位。但该行业也面临着与其他工业领域相同的挑战：在成本压力持续增加的同时，对质量、效率和生产率的要求不断提高。为应对这一挑战，自动化在半导体制造中扮演着关键角色，其重要性不亚于其他领域。

精准控制与无缝监控

然而该行业的制造在两个方面与其他工业领域存在显著差异：其一是制造工艺要求的极致精度。现代处理器通常包含数十亿个晶体管，这需要在晶圆上实现单位纳米级精度的结构加工，由此引出第二个特点：实现这种精密加工所需的生产步骤数量空前庞大。数十道工序必须无缝衔接，其中大部分需要在洁净室环境中完成。"从晶圆制造、光刻到测试与封装，尽管各环节差异显著，但都需要精准控制和无缝监控，"倍福半导体行业经理Marcel Ellwart解释道，"此外，制造设备必须能灵活适应不断变化的产品类型，同时确保在最高质量下实现高吞吐率，这使得现代自动化技术的应用不可或缺。"

EtherCAT——半导体行业的标准

凭借广泛且灵活的产品组合，倍福作为自动化专家能够精准契合半导体行业多元化的工艺与应用需求。其中通信技术扮演着特殊角色："倍福开发的EtherCAT现场总线标准，早已确立为半导体制造领域的领先通信协议，"Marcel Ellwart强调。目前多数大型设备制造商都已采用EtherCAT，其成功关键在于持续的实时性能、高度灵活性与可扩展性。"开放式架构与广泛的厂商认可度，使EtherCAT能够轻松集成从传感、驱动到复杂控制器的各类组件系统，"这位行业经理补充道。

从晶圆制造到加工封装

倍福通过基于PC的控制技术为半导体行业提供与之匹配的控制方案，覆盖从晶圆制造、加工到芯片封装的全流程自动化任务。该方案不仅包含PLC，还集成HMI接口、运动控制、测量技术和机器视觉。TwinCAT 3软件平台将工业PC转化为适用于所有工程与运行流程的高效实时控制系统。为满足半导体行业多样化需求，该自动化软件采用模块化设计，支持多种功能扩展。

特殊行业的特殊价值

倍福旨在通过其产品组合为半导体行业应对前文所述挑战提供有力解决方案，其中包含多项在该领域能发挥显著效益的创新技术。

紧凑型EtherCAT插接模块

EJ系列紧凑型EtherCAT插接模块可替代量产设备中复杂开发的I/O板，直接插接在信号分配板上，将信号和电压分配至定制化接插件。这节省了时间、成本和空间，同时消除了接线错误风险。与传统EtherCAT端子模块相同，EJ模块支持多种信号类型，并完全集成安全与运动控制功能。

I/O集成控制

为降低设备复杂性，伺服电机和步进电机的驱动控制直接集成在I/O系统中。在48伏直流应用领域，EtherCAT插接模块、伺服电机端子模块或盒式模块与AM8100电机系列组合，可实现兼具高动态性和高精度的超紧凑伺服轴。对于调节轴驱动或机器直接安装伺服放大器的应用，同样可采用I/O集成控制方案。

高端测量技术模块

倍福产品组合在测量技术方面也满足半导体行业要求：从秒级到千赫兹范围，涵盖电压电流、振动至力测量。ELM系列高端测量模块无缝集成于EtherCAT I/O系统，能可靠采集关键工艺测量通道数据，TwinCAT为生成的数据提供强大的分析功能。

实时机器视觉

倍福视觉系统将实时图像处理集成至新旧控制环境，实现晶圆制造中视觉与自动化技术的统一。视觉组件具备坚固设计、高可扩展性与长期可用性，涵盖从相机、光学元件、照明到TwinCAT Vision软件的全套配置。

动态平面磁悬浮输送系统

XPlanar旨在革新半导体行业物料输送方式。该平面磁悬浮驱动系统可实现动态、极高精度且高自由度的工件传输——既可在单系统内运行，也可跨设备运转。动子沿预设路线非接触式悬浮移动，产品可相互超车、分流或缓冲，且不影响生产流程。

无绑定效应的开放式工作流

现代AI解决方案为半导体制造带来巨大潜力。倍福将机器学习集成至TwinCAT 3控制软件，提供软硬件工具包以便将AI模型直接嵌入PLC。用户可获得从数据采集、模型训练到模型执行的开放式工作流，避免供应商锁定。当前倍福AI应用包括预测性维护的异常检测、质量保证中的图像分类，以及优化生产工艺的时间序列分析。

倍福半导体行业成功案例

凭借丰富产品线与深厚行业经验，倍福近年来自动化了半导体生产全价值链中大量应用。以下倍福客户杂志《PC-Control》报道的案例充分展现其解决方案的多样性。

晶体生长

晶盛机电在其单晶炉自动化中采用倍福解决方案，包括嵌入式PC、TwinCAT 3和EtherCAT I/O端子模块，替代原有PLC与温控系统，提供更高灵活性、可扩展性与集成能力。工艺核心在于精准温度控制，通过长期均匀温场保证单晶生长质量。

超高纯度气体

Applied Energy Systems为满足半导体制造工业4.0要求，开发了新型超高纯度气体供应控制器。除采用倍福CP6606紧凑型面板PC外，还使用EJ系列模块化插接I/O模块。该超紧凑系统保持原有尺寸，但功能扩展至支持OPC UA与云接口，适配灵活性提升，安装时间减少50%。

芯片分选

Mühlbauer在其半导体后道高精度晶粒分选设备中采用EJ插接模块，实现每小时处理3万枚微芯片，同时优化晶圆处理并减少布线工作量。4块特制信号分配板集成26个EtherCAT插接模块，包含数字/模拟I/O、增量编码器、步进电机模块，以及陶瓷/压电电机伺服驱动电源逻辑。

新型材料

氧化镓在新半导体材料制备中潜力巨大，但原有设备因灵活性有限、可靠性不足及成本高昂制约研发。Agnitron公司基于PC控制技术开发出可在数日内重构的柔性多用途解决方案。EtherCAT实现大量热电偶与I/O的紧凑集成，同时便于现有现场设备接入。

先进封装

随着微型化使传统光刻工艺趋近极限，初创企业Fonontech推出新方案。其脉冲打印技术采用具有微米蚀刻结构与集成加热单元的硅质印版，目标实现5微米分辨率与最小叠对误差。通过基于PC控制、EtherCAT及XFC极速控制技术，确保实时同步与精确定位。

人工智能与边缘计算：新时代的开启

这些应用案例印证：半导体制造正迈入新时代。"倍福自动化解决方案为应对新挑战、实现智能制造进程奠定坚实基础，"Marcel Ellwart总结道。基于PC的控制、强大数据处理与实时EtherCAT通信相结合，支持集成AI算法优化流程；边缘计算实现设备端本地数据分析，缩短响应时间，提高设备可用性。这些方案为未来更高效、灵活、可持续的半导体生产铺平道路。

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