摘 要：本文針對(duì)現(xiàn)階段自動(dòng)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(lái)自動(dòng)化儀器儀表在集成技術(shù)、人機(jī)對(duì)話技術(shù)以及可靠性方面的發(fā)展趨勢(shì)。

關(guān)鍵詞：自動(dòng)化測(cè)試儀表 可靠性 人機(jī)對(duì)話

中圖分類號(hào)：TP21 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2013）01（c）-0000-01

科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展促使社會(huì)意識(shí)形態(tài)發(fā)生轉(zhuǎn)變，使得人們對(duì)生活的追求更加富有人文主義特色，社會(huì)各領(lǐng)域?qū)Νh(huán)境的要求更加嚴(yán)格，對(duì)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(fēng)靡全球，帶動(dòng)了全球半導(dǎo)體技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展，比如太陽(yáng)能行業(yè)逐漸成為新時(shí)期的朝陽(yáng)產(chǎn)業(yè)，該行業(yè)中對(duì)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(tái)，通過(guò)提供先進(jìn)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(jì)做出更大的貢獻(xiàn)。

1 半導(dǎo)體行業(yè)對(duì)自動(dòng)化儀器儀表需求分析

1.1 自動(dòng)化儀器儀表現(xiàn)狀

全球科技創(chuàng)新的日新月異帶動(dòng)了我國(guó)制造業(yè)的飛速發(fā)展，進(jìn)入新世紀(jì)以來(lái)，我國(guó)半導(dǎo)體行業(yè)對(duì)自動(dòng)化儀表的需求明顯加強(qiáng)，無(wú)論從技術(shù)特點(diǎn)還是市場(chǎng)數(shù)量上都呈現(xiàn)遞增趨勢(shì)，從技術(shù)含量上分析，我國(guó)科研、量產(chǎn)中所使用的自動(dòng)化儀表已經(jīng)處于世界領(lǐng)先水平。

上世紀(jì)初，國(guó)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(dòng)了整個(gè)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(shuō)擁有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的電磁流量計(jì)、智能化電動(dòng)機(jī)執(zhí)行系統(tǒng)等。

1.2 半導(dǎo)體行業(yè)對(duì)自動(dòng)化儀器儀表的需求分析

目前，我國(guó)半導(dǎo)體行業(yè)使用較多的儀器儀表主要是小型檢測(cè)單元，比如在集成電路、液晶顯示、半導(dǎo)體薄膜、太陽(yáng)能電池制備等領(lǐng)域的使用較為頻繁。自動(dòng)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(cè)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(cè)設(shè)備等。半導(dǎo)體設(shè)備中對(duì)壓力計(jì)、傳感器、流量計(jì)、溫度計(jì)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(duì)以上元器件的要求相對(duì)較高。

（1）壓力表

由于半導(dǎo)體技術(shù)具有相對(duì)較高的精密性，在半導(dǎo)體薄膜的制備工藝中，要求對(duì)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(duì)工藝氣體壓力的檢測(cè)通常采用壓力計(jì)以及相關(guān)的各種真空檢測(cè)設(shè)備。半導(dǎo)體設(shè)備的正常運(yùn)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(duì)水壓、CDA（condensed air）等進(jìn)行嚴(yán)格控制方可保證工藝正常運(yùn)行。

（2）流量計(jì)

流量計(jì)一般應(yīng)用在化學(xué)沉積系統(tǒng)中，對(duì)氣體流量起到監(jiān)測(cè)、控制作用。對(duì)于半導(dǎo)體工藝來(lái)說(shuō)，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(duì)最終產(chǎn)品質(zhì)量起到直接的決定性作用，對(duì)氣體流量的控制不僅要體現(xiàn)動(dòng)態(tài)時(shí)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(guó)內(nèi)制備MFC的技術(shù)已相對(duì)成熟，為我國(guó)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(shí)代的使用極為廣泛，半導(dǎo)體設(shè)備中對(duì)傳感器的使用大多體現(xiàn)在設(shè)備機(jī)械傳動(dòng)部分。在半導(dǎo)體產(chǎn)品制造中，要實(shí)現(xiàn)設(shè)備的流水線運(yùn)行，離不開高可靠型的傳感器元件，通過(guò)傳感器協(xié)調(diào)不同工序、設(shè)備不同部位的聯(lián)動(dòng)，進(jìn)而保證整個(gè)工藝的流水線運(yùn)行。

（4）溫度計(jì)

隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展和現(xiàn)代工業(yè)技術(shù)的進(jìn)步，測(cè)溫技術(shù)也不斷地改進(jìn)和提高，其中金屬溫度計(jì)是利用兩種不同金屬在溫度改變時(shí)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(lái)檢測(cè)液體、氣體的溫度，測(cè)試溫度偏中低水平，適合工藝流程中在線、動(dòng)態(tài)、實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。

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

2 自動(dòng)化儀器儀表在半導(dǎo)體行業(yè)的發(fā)展趨勢(shì)

自動(dòng)化測(cè)試儀表技術(shù)未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)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(duì)具體應(yīng)用特性而體現(xiàn)出以下幾個(gè)發(fā)展方向：

2.1 人機(jī)對(duì)話智能化發(fā)展

人機(jī)對(duì)話技術(shù)是自動(dòng)化儀器儀表發(fā)展的核心方向，也是未來(lái)信息化社會(huì)的主流技術(shù)，半導(dǎo)體行業(yè)對(duì)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(duì)設(shè)備的可控性，如果自動(dòng)化測(cè)試儀表具有強(qiáng)大的人機(jī)對(duì)話特性，能夠快速、準(zhǔn)確的體現(xiàn)設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)，在半導(dǎo)體制造工業(yè)中無(wú)疑起到了舉足輕重的作用。自動(dòng)化儀表的人機(jī)對(duì)話性能是通過(guò)設(shè)備控制端和儀器之間的對(duì)話界面實(shí)現(xiàn)，通過(guò)人類可以識(shí)別的界面端口，讀取儀表對(duì)設(shè)備狀態(tài)的檢測(cè)數(shù)據(jù)，從而對(duì)工藝過(guò)程起到指導(dǎo)作用。

2.2 集成技術(shù)的標(biāo)準(zhǔn)化發(fā)展

自動(dòng)化儀表的應(yīng)用直接依賴于其能否與其他設(shè)備形成對(duì)話流暢的有機(jī)整體，隨著人類科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步，半導(dǎo)體行業(yè)對(duì)自動(dòng)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(dòng)化測(cè)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(yǔ)言相融合成為該行業(yè)技術(shù)發(fā)展的瓶頸，如果實(shí)現(xiàn)測(cè)試儀表在不同半導(dǎo)體設(shè)備上的集成標(biāo)準(zhǔn)化，將大幅度提升自動(dòng)化測(cè)試技術(shù)的進(jìn)步。

2.3 可靠性技術(shù)的提高

自動(dòng)化儀表在工業(yè)生產(chǎn)中起到“中樞神經(jīng)”的作用，對(duì)其可靠性不容忽視，尤其對(duì)于大型復(fù)雜的工業(yè)系統(tǒng)中，自動(dòng)化儀器的可靠性關(guān)系到整個(gè)企業(yè)、乃至行業(yè)的發(fā)展命脈。對(duì)于半導(dǎo)體企業(yè)檢測(cè)與過(guò)程控制儀表，大部分安裝在工藝管道、工序過(guò)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(duì)自動(dòng)化儀表的維護(hù)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(duì)自動(dòng)化檢測(cè)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(yǔ)

當(dāng)今世界已經(jīng)進(jìn)入信息時(shí)代，自動(dòng)化技術(shù)成為推動(dòng)科學(xué)技術(shù)和國(guó)民經(jīng)濟(jì)高速發(fā)展的關(guān)鍵因素，其中自動(dòng)化測(cè)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(duì)自動(dòng)化儀器儀表有了更好的要求，可靠性、集成技術(shù)、智能對(duì)話特性成為自動(dòng)化測(cè)試技術(shù)發(fā)展的首要任務(wù)，對(duì)自動(dòng)化測(cè)試技術(shù)以及測(cè)試儀表的使用起到舉足輕重的作用。

參考文獻(xiàn)

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