普愛納米（PI）高精密運動定位技術(shù)助推半導(dǎo)體設(shè)備創(chuàng)新發(fā)展

德國PI集團（Physik Instrumente (PI) GmbH & Co. KG）成立于1970年，是一家世界領(lǐng)先的納米級高精度定位位移系統(tǒng)及測量系統(tǒng)的全球解決方案供應(yīng)商。

近年來，PI在中國建立起生產(chǎn)基地和本地化研發(fā)團隊，在中國市場上的業(yè)務(wù)發(fā)展保持著穩(wěn)步成長的態(tài)勢，特別是在半導(dǎo)體設(shè)備行業(yè)，憑借豐富的實際開發(fā)經(jīng)驗與積累，PI在晶圓檢測測試機環(huán)節(jié)中取得了亮眼的成績，并同時與半導(dǎo)體設(shè)備廠商攜手合作，探索前道制程領(lǐng)域的創(chuàng)新突破。

// 發(fā)力半導(dǎo)體設(shè)備市場 //

最近幾年P(guān)I在中國市場上的業(yè)務(wù)發(fā)展保持著穩(wěn)步成長的態(tài)勢，除了科研這一重點細分市場之外，3C電子制造高精密點膠、醫(yī)療器械、光子學(xué)測試/裝配和封裝主動對準等都是PI目前重要的開拓領(lǐng)域，其中，半導(dǎo)體設(shè)備市場是較為明顯的一個業(yè)績增長點。盧進燈表示：

盡管近一年來全球整體經(jīng)濟環(huán)境處于下行周期，對PI中國區(qū)的業(yè)務(wù)發(fā)展也帶來了一定的影響，但一個令人可喜的現(xiàn)象是，我們在半導(dǎo)體設(shè)備市場的業(yè)務(wù)取得了長足的進步，在這一領(lǐng)域中，我們希望憑借自己多年來積累的高精密運控控制開發(fā)經(jīng)驗，能夠為中國半導(dǎo)體設(shè)備廠商提供具有差異化特征、且更高應(yīng)用價值的一整套解決方案，其中包括電機、驅(qū)動、運動控制、軟件、配套設(shè)施以及售后服務(wù)支持等等。

例如，在晶圓檢測測試機環(huán)節(jié)中，隨著晶圓特征尺寸的減小和設(shè)計復(fù)雜度的增加，對于晶圓檢驗(即在起始晶圓或基板或成品器件中尋找缺陷)的要求越來越苛刻、挑戰(zhàn)性不斷增加，且成本日益高昂，這些使得半導(dǎo)體晶圓檢測工藝中亟需采用高精密運動控制技術(shù)以及具有嚴格速度調(diào)節(jié)的同步多軸動態(tài)性能方案，同時借助缺陷檢驗分步掃描技術(shù)，幫助半導(dǎo)體制造商通過早期缺陷檢測來防止成品率的損失，并降低成本——而這也正是PI高精密運動平臺的應(yīng)用優(yōu)勢所在。

針對這一特定應(yīng)用場景，PI高精密運動控制平臺在θZ軸采用直驅(qū)力矩電機，負責晶圓或基板的精細旋轉(zhuǎn)分度和對準，力矩電機高精度且可重復(fù)360度旋轉(zhuǎn)，無空回;磁性直接驅(qū)動器可實現(xiàn)高速度和加速度;直接驅(qū)動、無槽、無刷力矩電機可提供非常低的齒槽轉(zhuǎn)矩，并實現(xiàn)平穩(wěn)的速度和低誤差運動。

在Z軸，系統(tǒng)運用無鐵芯直線電機，做精密晶圓對準，電機具有的零齒槽效應(yīng)可確保平滑的掃描速度或精密的增量步進;搭配高分辨率編碼器可實現(xiàn)運動平臺的納米級定位。 此外，在XY軸，系統(tǒng)采用高動態(tài)無鐵芯直線電機，可在長行程內(nèi)實現(xiàn)快速、精密的輪廓加工;搭配絕對編碼器，確保運行期間的安全性;低外形剛性平臺可減少阿貝偏移;優(yōu)化的集成電纜管理，可減少運動阻力并延長使用壽命;花崗巖底座進一步保證了運動系統(tǒng)的較高性能。

而在驅(qū)控部分，PI高精密運動控制平臺結(jié)合集團內(nèi)部ACS Motion開發(fā)的支持EtherCAT協(xié)議標準的運動控制和驅(qū)動模塊，為客戶提供了開放式網(wǎng)絡(luò)連接方式，同時先進的驅(qū)控算法也為快速步進和穩(wěn)定、高就位穩(wěn)定性以及出色的恒定掃描速度提供了保障，且控制器具有自動聚焦功能，可實現(xiàn)動態(tài)聚焦調(diào)整，前瞻功能還可調(diào)整速度以保持精度，并支持廣泛的編程環(huán)境及高級語言，助力用戶輕松編程運動路徑，包括G代碼等等。

// 磁懸浮創(chuàng)新突破極限 //

全球半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)鏈在近幾年發(fā)生的劇烈震蕩以及供應(yīng)鏈重構(gòu)，有目共睹，這也為中國本土半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)提供了的一個良好的發(fā)展機遇。在PI走過的五十多年發(fā)展歷程中，公司在半導(dǎo)體設(shè)備領(lǐng)域具有豐富的實際開發(fā)經(jīng)驗與積累，身處于中國半導(dǎo)體制造的新一輪高速發(fā)展期，除了晶圓檢測之外，PI直驅(qū)技術(shù)方案也正朝著半導(dǎo)體制造的前道工藝邁進。據(jù)悉，目前PI已和國內(nèi)部分半導(dǎo)體設(shè)備行業(yè)的龍頭企業(yè)結(jié)為了緊密的合作伙伴關(guān)系，并已有產(chǎn)品批量供應(yīng)客戶。盧進燈介紹道：

半導(dǎo)體制造的工藝流程較長，目前大部分國內(nèi)廠商主要集中在后道制程上，而在光刻、刻蝕、沉積、摻雜/離子植入等半導(dǎo)體前道制程方面，基本上還是由少數(shù)幾家歐美大公司所主導(dǎo)，近些年中國半導(dǎo)體企業(yè)加大了對前道工藝制程的研發(fā)投入，在這一過程中，PI也非常愿意與國內(nèi)客戶攜手攻關(guān)，助力中國半導(dǎo)體設(shè)備技術(shù)實現(xiàn)升級突破。

除了在測試機部分發(fā)力之外，據(jù)了解，PI研發(fā)推出的一些新技術(shù)也正在半導(dǎo)體制造領(lǐng)域嶄露頭角。例如，PI創(chuàng)新開發(fā)的磁懸浮技術(shù)使用純磁場支持的非接觸式平臺，可在空間中以六個自由度自由定位，結(jié)合特有的驅(qū)動和傳感器技術(shù)，該磁懸浮技術(shù)可將分辨率降至納米精度甚至皮米級別精度，同時具有高動態(tài)性，且不會產(chǎn)生粉塵顆粒，特別是能夠滿足在高潔凈空間中的加工要求。

與通常采用的氣浮平臺相比，PI磁懸浮技術(shù)幾乎無磨損，即使在高負荷周期和高動態(tài)條件下，也能保證整個使用壽命內(nèi)的優(yōu)良性能，并且無振動，能夠在超高真空或高級潔凈室等精細環(huán)境中實現(xiàn)零顆粒操作。據(jù)介紹，這項新技術(shù)在半導(dǎo)體前道制程光刻設(shè)備、檢測計量等環(huán)節(jié)上會有非常好的應(yīng)用前景。

// 建立本地化生產(chǎn)基地 //

早在2019年，PI就開始備籌備建立位于常州的生產(chǎn)基地，2021年，PI常州工廠正式投產(chǎn)，為中國本土市場客戶提供了穩(wěn)定的產(chǎn)品供應(yīng)貨期和品質(zhì)保障。目前，PI中國工廠的產(chǎn)能正穩(wěn)步提高，生產(chǎn)規(guī)模逐步擴大，并且還在上海增設(shè)了應(yīng)用技術(shù)實驗室，以便于能夠結(jié)合實際需求，開發(fā)出真正滿足中國用戶使用要求的產(chǎn)品和技術(shù)方案。

針對現(xiàn)階段直驅(qū)市場“內(nèi)卷”現(xiàn)象升級的狀況，盧進燈認為，行業(yè)“內(nèi)卷”是一把“雙刃劍”，它一方面可以為中國自動化用戶帶來許多低成本的技術(shù)解決方案;但另一方面，僅僅圍繞產(chǎn)品價格展開的競爭，也在不斷壓縮企業(yè)的利潤空間，使得企業(yè)沒有充足的資金和動力去投入到產(chǎn)品研發(fā)中，開發(fā)更加創(chuàng)新型的產(chǎn)品、方案，因此，從長期來看，弊大于利，尤其是不利于企業(yè)和整體行業(yè)的健康、良性發(fā)展，甚至有可能會成為行業(yè)進步的一個阻力。盧進燈說，

市場競爭確實在所避免，但最重要的是首先要明確企業(yè)自身的市場定位，PI始終聚焦在半導(dǎo)體生產(chǎn)和檢驗、高精度工業(yè)制造、光學(xué)對準和計量、顯微鏡和生命科學(xué)等高端應(yīng)用領(lǐng)域，同時通過我們本地化工廠和研發(fā)團隊，為中國客戶提供品質(zhì)優(yōu)秀且具有差異化特點的產(chǎn)品和技術(shù)方案。

在全球工業(yè)加速邁向數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化的當下，制造業(yè)對于光通訊、納米級加工等前沿技術(shù)的需求愈發(fā)凸顯，憑借在壓電控制、馬達驅(qū)動控制、磁性驅(qū)動控制、傳感器、運動控制等技術(shù)組合上的豐富經(jīng)驗，PI將針對各種實際應(yīng)用場景，力爭為客戶帶來完整的、定制化的高精密運動控制及定位系統(tǒng)解決方案，協(xié)助中國企業(yè)提升研發(fā)和生產(chǎn)效率。

審核編輯：劉清