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半导体行业 — EtherCAT 助力实现自动化

诸如自动化、电动汽车以及通信和人工智能等具有高增长潜力的技术之所以能够展现出卓越的性能,在很大程度上得益于半导体行业中那些蕴含“高科技”的芯片。未来的市场需求预计将大幅度超过制造商现有的生产能力。为了缩小供需缺口,现有的半导体工厂亟需进一步提升自动化水平,同时,也需要在全球范围内新建高效能的晶圆厂。该领域的一项关键核心技术就是倍福提供的工业以太网技术 — EtherCAT。

倍福的 EtherCAT 和自动化解决方案能为您带来哪些优势:

  • 快速、高效、灵活:EtherCAT 性能出众
  • EtherCAT 作为全球标准:已在全球范围内享有高度认可并成为SEMITM 标准
  • 由倍福于 2003 年发明:用于满足自动化系统对实时性的要求
  • 全面:满足半导体生产需求的完整产品线
  • 集成安全功能:通过倍福的 TwinSAFE 系统
  • 定制化解决方案:选择倍福作为技术合作伙伴,定制或开发专属的 EtherCAT 产品

您有什么疑问吗?

高效的半导体生产:通过倍福集成式自动化解决方案

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倍福针对半导体设备的技术

基于 PC 的控制技术:倍福专为半导体行业的所有自动化任务打造的中央控制平台。
基于 PC 的控制技术:倍福专为半导体行业的所有自动化任务打造的中央控制平台。

针对半导体行业的中央控制解决方案

倍福基于PC的控制技术为半导体行业的所有自动化任务提供了中央控制解决方案,这一方案全面涵盖了从晶圆厂的晶圆加工到后道工艺中芯片封装的各个环节。作为一个集成式控制平台,基于 PC 的控制技术凭借其高度模块化设计以及多功能性,给人留下了尤为深刻的印象。

在硬件方面,基于 PC 的控制技术使用可满足各种性能等级需求的工业 PC 完成所有控制任务。包括过程控制、HMI 集成、运动控制以及机器人技术、安全和测量技术以及视觉和物联网集成领域的所有控制任务。结合模块化且具备实时能力的 TwinCAT 软件平台以及 EtherCAT 超高通信系统,基于 PC 的控制技术可为您的晶圆厂打造出一种既强大又具备前瞻性的自动化解决方案。

基于 PC 的控制技术可为您带来巨大优势:

  • 开放式架构可实现最大的设计自由度和定制化解决方案
  • 强大的实时环境,可自动执行所有控制任务
  • 通过自由选择和集成高性能的工业 PC,可以根据具体的应用需求轻松进行扩展

EtherCAT 是倍福的超高速工业以太网技术。自 2003 年以来,它在速度和同步精度方面树立了新的标准,如今已成为半导体行业的全球标准。
EtherCAT 是倍福的超高速工业以太网技术。自 2003 年以来,它在速度和同步精度方面树立了新的标准,如今已成为半导体行业的全球标准。

快速、开放、享誉全球

倍福于 2003 年推出的 EtherCAT 工业以太网在速度和同步精度方面树立了全新的标杆。时至今日,情况依然如此:EtherCAT 是迄今为止速度最快的工业以太网,在市场上无可匹敌。同时它还可提供纳秒级精度的同步。

其功能原理如下:EtherCAT 现场设备高速动态地(on the fly)处理以太网帧。每个设备在转发时都会从帧中提取所需的数据,并向帧中添加更多数据。无需交换机或集线器。在实施过程中,用户在拓扑结构的选择上也享有最大的自由度。

通过成立 EtherCAT 技术协会 (ETG),倍福成功地将这项开放式技术打造为自动化技术中满足实时性需求的通信标准。” 2003 年,多家半导体行业的领先用户成为 ETG 的创始成员。

EtherCAT 可为您带来哪些优势:

  • 超高速、可靠的通信标准
  • 尽管持续进行开发,但仍保持技术的永久兼容性,不会出现兼容问题
  • 专为极端严苛应用环境量身打造的创新解决方案:
    • EtherCAT P 将通信与供电整合在一根电缆中
    • EtherCAT G 支持 1 GBit/s 和 10 GBit/s 的传输速率

TwinCAT 3:作为一个具备模块化扩展功能、能够实现高效实时控制的灵活软件平台,它非常适合用于实现半导体行业的自动化任务。
TwinCAT 3:作为一个具备模块化扩展功能、能够实现高效实时控制的灵活软件平台,它非常适合用于实现半导体行业的自动化任务。

灵活、模块化,具有实时能力

TwinCAT 3 是倍福基于 PC 的控制技术的软件平台。它可以将工业 PC 转换为高效的实时控制系统,用于实现半导体行业自动化生产所需的所有开发和 Runtime 过程。换言之,TwinCAT 使您能够在同一个平台上实现完整的控制智能。这款自动化软件采用模块化设计,可以通过增加无数功能进行扩展。这是实现灵活、高性能自动化解决方案的关键所在。作为一款中央平台解决方案,TwinCAT 在速度、同步性、易操作性和可扩展性方面树立了市场标准。

TwinCAT 可为您带来哪些优势:

  • 中央软件平台,适用于半导体行业所有特定应用的开发和控制任务
  • 模块化设计,可根据具体应用需求进行定制化扩展
  • 包含全面的软件库,如用于测量技术领域分析任务的软件库,或用于运动控制和机器人运动学的软件库
  • 可集成第三方软件,以便在 TwinCAT 中实施 SECS/GEM

TwinSAFE:灵活的集成式安全解决方案,能够无缝连接安全和非安全设备。
TwinSAFE:灵活的集成式安全解决方案,能够无缝连接安全和非安全设备。

为 EtherCAT 系统量身定制的安全解决方案

倍福的 TwinSAFE 打破了控制技术领域长期存在的“安全功能”和“非安全功能”分离局面,在实施过程中表现出高度灵活性和可扩展性。有了 TwinSAFE,就能够根据不同的应用需求与实施方式,将各种所需的安全功能灵活地集成到任何控制架构之中。最后可以根据您的具体需求量身定制完整的安全解决方案。其核心在于采用了获得国际认证的 Safety over EtherCAT 通信协议。

有了 Safety over EtherCAT,安全功能无需再通过设备控制器激活。相反,它们通过所连接的支持 TwinSAFE 逻辑的组件作为安全应用自动执行。倍福针对此需求提供了一系列组件,其应用范围之广,堪称业界翘楚。包括各种形状和外观设计的 I/O 模块、所有驱动系统以及大量开发工具。

TwinSAFE 可为您带来哪些优势:

  • 为实施定制化安全应用提供全面的软件支持
  • Safety over EtherCAT 助力实现开放性和灵活性
  • 适用于所有应用领域的 TwinSAFE 逻辑的组件

倍福针对半导体设备的产品亮点

即插即用 — 通过倍福的插拔式 I/O 模块

倍福的 I/O 专业技术可以帮助您更高效地打造出适用于批量生产的自动化系统。EJ 系列 EtherCAT 插拔式模块确保了这一点的实现。紧凑、大容量的 I/O 模块取代了复杂、专用的 I/O 信号板。EJ 系列 EtherCAT 模块可直接插接在电路板上。它们将信号和电压分配给各个特定应用的连接器。插拔式设计便捷高效,节省成本,并且消除了错误接线的风险。

小贴士:正如倍福经典的 EtherCAT 端子模块一样,EtherCAT 插拔式模块同样因其支持多样化的信号类型、全面集成的功能安全以及驱动技术而备受瞩目。EJ 模块的设计也极为紧凑。与 EtherCAT 端子模块相比,其体积减少了近 50%。

EtherCAT 插拔式模块可为您带来哪些优势:

  • 简单的插拔式方式:大规模生产的理想选择
  • 线缆无需单独连接
  • 降低成本,减少错误源
  • 紧凑型设计减少了设备占地面积
  • 安全和非安全 I/O 可组合安装在极狭小的空间内

XPlanar 平面磁悬浮输送系统:用于实现半导体行业中高动态和自由悬浮的零件输送。灵活、平稳、低维护 — 集极高精度和运动自由度于一体。
XPlanar 平面磁悬浮输送系统:用于实现半导体行业中高动态和自由悬浮的零件输送。灵活、平稳、低维护 — 集极高精度和运动自由度于一体。

高度灵活、自由悬浮、低维护

倍福的 XPlanar 平面磁悬浮输送系统正引领半导体行业输送流程的全面革新。有了 XPlanar,您的生产部件可以在一个工具内以及在几台设备间以自由悬浮的方式输送:它具有高动态性,且无抖动,同时提供最高精度和前所未有的移动灵活性。

其功能原理如下:XPlanar 系统由固定的平面线圈、XPlanar 平面模块和可以移动的永久磁铁构成。后者用作载具,被称为动子。动子以非接触的方式悬浮在自由拼接的平面模块上,将产品输送到下一个工站。动子可以相互独立地运行:并且可以在不影响生产流程的情况下从产品流撤出或进入等候区。此外,XPlanar 完全不需要任何机械部件:无需使用导轨、滑轮或润滑系统, 因此能够大幅减少清洁和维护工作量,降低相关成本。

XPlanar 可为您带来哪些优势:

  • 自由悬浮的动子,能够以最大 2 m/s 的速度无抖动地输送零件
  • 平面模块可以自由拼接成任意几何形状的传输平面
  • 实现灵活的零件输送,摆脱固定工位序列的束缚

倍福的紧凑型驱动技术为半导体行业提供了高效且节省空间的解决方案。集成到模块化 I/O 系统中,可降低复杂性,减少空间需求。
倍福的紧凑型驱动技术为半导体行业提供了高效且节省空间的解决方案。集成到模块化 I/O 系统中,可降低复杂性,减少空间需求。

集成 I/O 信号、高效、节省空间

半导体生产设备常常需要配备很多伺服电机和步进电机。如果使用传统解决方案,这些电机都需要由专用的驱动控制器控制。每一个专用控制器的使用都会增加设备的复杂性并占用空间。因此,倍福另辟蹊径,采用紧凑型驱动技术,将控制功能直接集成到模块化 I/O 系统中。

多样化的解决方案全面满足了半导体行业的各类需求。首先是针对电压范围在 48 V DC 以下的应用场景的伺服电机和步进电机端子模块解决方案。EJ72xx 系列 EtherCAT 插拔式模块、EL72xx 系列伺服端子模块或 EP72xx 系列端子盒可以与 AM8100 系列电机相结合,构成一个超紧凑型高动态伺服轴,适用于高精度定位应用。此外,还有集成有 I/O 控制信号的驱动解决方案,这些方案既适用于操作带或不带反馈的调整轴,也适用于将伺服驱动器直接部署在设备上等应用场景。此类解决方案中的代表性产品当属倍福精心打造的 AMI8100ASI8100 系列。

集成 I/O 信号的驱动解决方案技术可为您带来哪些优势:

  • 降低系统复杂性,节省空间
  • 集成控制功能的高防护等级(IP20、IP67)驱动解决方案
  • 为半导体行业提供全面的集成 I/O 信号的驱动解决方案

倍福可为半导体行业的各类测量任务提供合适的硬件和软件解决方案。
倍福可为半导体行业的各类测量任务提供合适的硬件和软件解决方案。

满足所有需求的 EtherCAT 测量模块

倍福产品系列全方位满足半导体行业的所有测量需求:从每秒测量一次到每秒测量数千次,从电压和电流测量到振动和应力测量。IP 20 组件用于读取控制柜内的传感器数据。ELM 系列中的高端测量模块被集成到 EtherCAT I/O 系统中,在记录过程关键测量通道数据时也表现出极高的可靠性。

倍福 TwinCAT 软件平台提供了专门用于解释和评估测量数据的强大软件工具和库。TwinCAT 测量应用的一大亮点是 TwinCAT Scope,它是一款软件示波器,能够以图形化方式精确显示个位数微秒范围内的测量信号。TwinCAT Analytics 还能提供宝贵的新见解:这款数据分析工具已经针对工程和设备自动化的需求进行了优化。

倍福测量技术可为您带来哪些优势:

  • 在数据库或云端保存运行和诊断数据
  • 可靠的数据分析和改进的诊断功能
  • 提高系统可用性;延长使用寿命
  • 节省维护费用,降低系统成本

倍福机器视觉解决方案:基于 EtherCAT,将实时图像处理功能无缝集成到您的设备和系统流程中。
倍福机器视觉解决方案:基于 EtherCAT,将实时图像处理功能无缝集成到您的设备和系统流程中。

机器视觉 — 无缝集成

倍福的机器视觉产品可将晶圆加工过程中的实时图像处理轻松集成到新的和现有的控制环境中。由于倍福机器视觉系统能够实现实时图像处理与所有设备及系统流程的完美同步,因此它兼具快速、简便以及确保最高质量的特点。我们的理念的优势在于,采用一致的系统集成消除以前机器视觉与自动化技术之间的严格分离。同时,从相机到光学镜头和光源再到倍福 TwinCAT Vision 软件,我们的机器视觉组件组件采用通用性强和灵活多变的设计,同时具有高可扩展性和长期可用性。

集成 EtherCAT 接口的视觉解决方案可为您带来哪些优势:

  • 与控制过程直接同步和连接
  • 简化和提高了图像捕捉和光源频闪信号触发的同步性
  • 缩短响应时间、提高生产节拍以及加速处理程序
  • 减少硬件和布线工作,缩短等待时间,减小安装占用空间和系统占地面积
  • 简化诊断工作

概览:基于 EtherCAT 的控制技术可为您带来哪些优势

EtherCAT:半导体行业的全球标准,由倍福开发,用于实现超高速、开放的实时通信。
EtherCAT:半导体行业的全球标准,由倍福开发,用于实现超高速、开放的实时通信。

开放、兼容

EtherCAT 是倍福于 2003 年开发的一种工业以太网技术,目前已被公认为半导体行业的全球标准。原因有三:EtherCAT 速度极快,针对实时通信进行了优化,是一项对所有人开放的技术标准。

于 2003 年成立的 EtherCAT 技术协会汇聚了来自不同行业的数千家制造商,其中也包括半导体领域的众多企业,它们共同参与了这一技术标准的维护与进一步发展。这确保了高度的透明度,并能提供量身定制的解决方案。2007 年,EtherCAT 被正式宣布为 SEMITM 标准。接下来的一个重要里程碑出现在 2011 年,当时 ETG 在内部成立了一个独立的半导体技术工作组 (TWG)。这确保了该行业始终能够获得根据其需求进行优化且始终保持最新的 EtherCAT 解决方案。

作为 EtherCAT 的发明者,倍福是迄今为止在基于 EtherCAT 的控制和自动化解决方案领域内规模最大、经验最丰富的供应商。这些解决方案能够集成第三方 EtherCAT 设备以及采用其它通信协议的系统。这一点不受任何限制,确保了最大的设计自由度。

倍福凭借其丰富的 EtherCAT 产品线打造了一个模块化系统,旨在满足半导体行业的各种需求。
倍福凭借其丰富的 EtherCAT 产品线打造了一个模块化系统,旨在满足半导体行业的各种需求。

针对半导体行业的模块化解决方案平台

EtherCAT 产品系列的起源可以追溯到对 I/O 信号的实时处理。发展至今日,倍福的产品范围之广泛无与伦比, 全面满足了半导体行业的各类需求。产品范围包括所有性能和防护等级的、独立于现场总线的 I/O 模块,以及 EtherCAT 主站端子模块和端子盒。

然而,传统的模拟量和数字量 I/O 应用仅构成了倍福 EtherCAT 环境的基础。在此基础上,一个全面覆盖现代控制环境各项功能的模块化自动化解决方案体系应运而生。此外,倍福还可提供多种基于 EtherCAT 的通信模块,它们能够应用于电力测量、各种编码器接口评估以及各类电机和传动系统的控制。简而言之,通过将标准信号与特殊功能相结合,倍福可为每项自动化任务提供合适的解决方案。

倍福 TwinSAFE:针对半导体行业应用的硬件和软件所提供的集成式安全解决方案。Safety over EtherCAT 可通过全面的组件阵容与简单的实施方式实现自动化安全应用。
倍福 TwinSAFE:针对半导体行业应用的硬件和软件所提供的集成式安全解决方案。Safety over EtherCAT 可通过全面的组件阵容与简单的实施方式实现自动化安全应用。

包括安全硬件和软件

高效的硬件和软件安全解决方案对于半导体行业而言至关重要。唯有倍福能以自动化且高效的方式实现这些安全解决方案。我们的 TwinSAFE 技术与国际 Safety over EtherCAT 标准相结合,确保了安全相关数据能够通过已部署的 EtherCAT 网络实时、高效地传输。

其优势在于无需搭建一个单独的安全网络。相反,所有安全功能及应用都通过所连接的 TwinSAFE 逻辑组件和模块直接执行。倍福解决方案的范围极为广泛,涵盖了模拟量和数字量 I/O 组件,以及适用于半导体行业所需的所有其它功能的解决方案,如驱动模块和测量模块等