摘 要：本文針對現(xiàn)階段自動化儀器儀表的技術(shù)狀況，結(jié)合半導(dǎo)體行業(yè)中的應(yīng)用需求，淺議未來自動化儀器儀表在集成技術(shù)、人機對話技術(shù)以及可靠性方面的發(fā)展趨勢。

關(guān)鍵詞：自動化測試儀表 可靠性 人機對話

中圖分類號：TP21 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2013）01（c）-0000-01

科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展促使社會意識形態(tài)發(fā)生轉(zhuǎn)變，使得人們對生活的追求更加富有人文主義特色，社會各領(lǐng)域?qū)Νh(huán)境的要求更加嚴格，對產(chǎn)品的現(xiàn)代化程度要求更高，其中節(jié)能減排戰(zhàn)略促使新型能源產(chǎn)業(yè)風靡全球，帶動了全球半導(dǎo)體技術(shù)的進一步發(fā)展，比如太陽能行業(yè)逐漸成為新時期的朝陽產(chǎn)業(yè)，該行業(yè)中對儀器儀表提出了新的要求。作為現(xiàn)代化儀器儀表的制造商，間接地為現(xiàn)代化科技的發(fā)展創(chuàng)造了基礎(chǔ)科研平臺，通過提供先進的儀表，可以提高用戶的生產(chǎn)效率，提升產(chǎn)品質(zhì)量，監(jiān)控排放，為低碳經(jīng)濟做出更大的貢獻。

1 半導(dǎo)體行業(yè)對自動化儀器儀表需求分析

1.1 自動化儀器儀表現(xiàn)狀

全球科技創(chuàng)新的日新月異帶動了我國制造業(yè)的飛速發(fā)展，進入新世紀以來，我國半導(dǎo)體行業(yè)對自動化儀表的需求明顯加強，無論從技術(shù)特點還是市場數(shù)量上都呈現(xiàn)遞增趨勢，從技術(shù)含量上分析，我國科研、量產(chǎn)中所使用的自動化儀表已經(jīng)處于世界領(lǐng)先水平。

上世紀初，國內(nèi)儀器儀表穩(wěn)步發(fā)展，主要源于工業(yè)半導(dǎo)體行業(yè)的需求增加，從技術(shù)層面上拉動了整個行業(yè)技術(shù)水平的提升，尤其在新產(chǎn)品開發(fā)上取得了顯著成效，比如說擁有自主知識產(chǎn)權(quán)的電磁流量計、智能化電動機執(zhí)行系統(tǒng)等。

1.2 半導(dǎo)體行業(yè)對自動化儀器儀表的需求分析

目前，我國半導(dǎo)體行業(yè)使用較多的儀器儀表主要是小型檢測單元，比如在集成電路、液晶顯示、半導(dǎo)體薄膜、太陽能電池制備等領(lǐng)域的使用較為頻繁。自動化儀器儀表的使用往往依賴于半導(dǎo)體設(shè)備的發(fā)展程度，現(xiàn)階段該行業(yè)中使用較多的是各種薄膜沉積系統(tǒng)、成分檢測系統(tǒng)等，涵蓋面較廣的是PECVD（plasma enhanced chemical vapor deposition）、HWCVD（Hot wire chemical vapor deposition）、MOCVD（metal organic chemical vapor deposition）系統(tǒng)以及相關(guān)檢測設(shè)備等。半導(dǎo)體設(shè)備中對壓力計、傳感器、流量計、溫度計等元器件的使用較多，尤其在半導(dǎo)體行業(yè)制備薄膜材料的工藝中對以上元器件的要求相對較高。

（1）壓力表

由于半導(dǎo)體技術(shù)具有相對較高的精密性，在半導(dǎo)體薄膜的制備工藝中，要求對工藝參數(shù)精確控制，反應(yīng)腔室內(nèi)部工藝氣體的壓力大小，成為該行業(yè)工藝技術(shù)中的核心參數(shù)。對工藝氣體壓力的檢測通常采用壓力計以及相關(guān)的各種真空檢測設(shè)備。半導(dǎo)體設(shè)備的正常運行必須以廠務(wù)設(shè)施作為保證，包括水、電、氣等條件，其中“水”主要用于設(shè)備冷卻或者恒溫加熱，因此需要采用壓力表對水壓、CDA（condensed air）等進行嚴格控制方可保證工藝正常運行。

（2）流量計

流量計一般應(yīng)用在化學(xué)沉積系統(tǒng)中，對氣體流量起到監(jiān)測、控制作用。對于半導(dǎo)體工藝來說，產(chǎn)品制備工藝參數(shù)是決定器件性能的關(guān)鍵因素，其中化學(xué)氣相沉積系統(tǒng)中反應(yīng)氣體的流量對最終產(chǎn)品質(zhì)量起到直接的決定性作用，對氣體流量的控制不僅要體現(xiàn)動態(tài)時效性，更重要的是要在量的控制上具備較高的精確度，目前國內(nèi)制備MFC的技術(shù)已相對成熟，為我國半導(dǎo)體行業(yè)的發(fā)展奠定了基礎(chǔ)。

（3）傳感器

傳感器在現(xiàn)代工業(yè)時代的使用極為廣泛，半導(dǎo)體設(shè)備中對傳感器的使用大多體現(xiàn)在設(shè)備機械傳動部分。在半導(dǎo)體產(chǎn)品制造中，要實現(xiàn)設(shè)備的流水線運行，離不開高可靠型的傳感器元件，通過傳感器協(xié)調(diào)不同工序、設(shè)備不同部位的聯(lián)動，進而保證整個工藝的流水線運行。

（4）溫度計

隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展和現(xiàn)代工業(yè)技術(shù)的進步，測溫技術(shù)也不斷地改進和提高，其中金屬溫度計是利用兩種不同金屬在溫度改變時膨脹程度不同的原理工作的，在半導(dǎo)體緊密制造中通常用來檢測液體、氣體的溫度，測試溫度偏中低水平，適合工藝流程中在線、動態(tài)、實時監(jiān)測。

半導(dǎo)體工藝中對金屬溫度及的使用大多是用來檢測特殊反應(yīng)氣體的溫度，由于普通加熱器很難通過熱電偶檢測襯底溫度，通常在反應(yīng)腔室特殊部門安裝金屬溫度計監(jiān)測生長基元的溫度，從測量精度和實際可操作性上提高了半導(dǎo)體工藝的可行性。

2 自動化儀器儀表在半導(dǎo)體行業(yè)的發(fā)展趨勢

自動化測試儀表技術(shù)未來發(fā)展趨勢主要體現(xiàn)在高智能化、高可靠性、高精密度、優(yōu)良的響應(yīng)性能等方面，半導(dǎo)體行業(yè)儀器儀表技術(shù)主要針對具體應(yīng)用特性而體現(xiàn)出以下幾個發(fā)展方向：

2.1 人機對話智能化發(fā)展

人機對話技術(shù)是自動化儀器儀表發(fā)展的核心方向，也是未來信息化社會的主流技術(shù)，半導(dǎo)體行業(yè)對儀器儀表的使用目的是為了便于更好的控制工藝流程，提高對設(shè)備的可控性，如果自動化測試儀表具有強大的人機對話特性，能夠快速、準確的體現(xiàn)設(shè)備運行狀態(tài)，在半導(dǎo)體制造工業(yè)中無疑起到了舉足輕重的作用。自動化儀表的人機對話性能是通過設(shè)備控制端和儀器之間的對話界面實現(xiàn)，通過人類可以識別的界面端口，讀取儀表對設(shè)備狀態(tài)的檢測數(shù)據(jù)，從而對工藝過程起到指導(dǎo)作用。

2.2 集成技術(shù)的標準化發(fā)展

自動化儀表的應(yīng)用直接依賴于其能否與其他設(shè)備形成對話流暢的有機整體，隨著人類科學(xué)技術(shù)的不斷進步，半導(dǎo)體行業(yè)對自動化儀表的使用需求逐漸增多，不同設(shè)備具有不同的邏輯控制系統(tǒng)，如何將自動化測試儀表的接口、通信、軟件控制單元和半導(dǎo)體設(shè)備邏輯控制語言相融合成為該行業(yè)技術(shù)發(fā)展的瓶頸，如果實現(xiàn)測試儀表在不同半導(dǎo)體設(shè)備上的集成標準化，將大幅度提升自動化測試技術(shù)的進步。

2.3 可靠性技術(shù)的提高

自動化儀表在工業(yè)生產(chǎn)中起到“中樞神經(jīng)”的作用，對其可靠性不容忽視，尤其對于大型復(fù)雜的工業(yè)系統(tǒng)中，自動化儀器的可靠性關(guān)系到整個企業(yè)、乃至行業(yè)的發(fā)展命脈。對于半導(dǎo)體企業(yè)檢測與過程控制儀表，大部分安裝在工藝管道、工序過渡段，甚至多數(shù)環(huán)境存在有毒、易燃、易爆等特種氣體，這些特殊環(huán)境對自動化儀表的維護增加了很多困難。因此，在使用特種氣體的半導(dǎo)體行業(yè)中對自動化檢測儀表的可靠性具有較高的要求，盡可能降低其維修頻率，為工業(yè)安全生產(chǎn)提供必要保證。

3 結(jié)語

當今世界已經(jīng)進入信息時代，自動化技術(shù)成為推動科學(xué)技術(shù)和國民經(jīng)濟高速發(fā)展的關(guān)鍵因素，其中自動化測試儀表作為科研、工業(yè)化生產(chǎn)的基礎(chǔ)硬件設(shè)施而不斷發(fā)展成熟，在半導(dǎo)體行業(yè)中的應(yīng)用逐漸廣泛深入。隨著行業(yè)科研水平的提高，對自動化儀器儀表有了更好的要求，可靠性、集成技術(shù)、智能對話特性成為自動化測試技術(shù)發(fā)展的首要任務(wù)，對自動化測試技術(shù)以及測試儀表的使用起到舉足輕重的作用。

參考文獻

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