在自動(dòng)化電子制造的浪潮中，SMT產(chǎn)線的高效運(yùn)轉(zhuǎn)背后，芯片故障、虛焊、短焊等微觀缺陷始終是行業(yè)痛點(diǎn)。傳統(tǒng)人工檢測(cè)效率低下，自動(dòng)光學(xué)檢測(cè)設(shè)備則深陷 “知其然不知其所以然”的困境，返工成本高、排查周期長(zhǎng)等問(wèn)題讓制造商談 “芯” 色變。生產(chǎn)環(huán)節(jié)中微不可察的缺陷，如同微觀世界的幽靈，潛藏于晶圓之上：或致性能衰減，或引整片報(bào)廢，成為制約良率與可靠性的痛點(diǎn);同時(shí)，其亦潛藏于一名河南職業(yè)技術(shù)學(xué)院電氣自動(dòng)化技術(shù)專(zhuān)業(yè)學(xué)生蘇順的心里。
蘇順同學(xué)由于多年參加比賽研發(fā)項(xiàng)目，常常面臨所設(shè)計(jì)的電路板因各種因芯片故障、虛焊、短焊等導(dǎo)致的晝夜問(wèn)題排查，苦不堪言。“若能洞穿迷霧，精準(zhǔn)鎖定缺陷之源，該多好!”這顆名為“芯眼”的火種，在蘇順的心中點(diǎn)燃，一個(gè)旨在用AI破解芯片缺陷溯源難題的項(xiàng)目就此啟航。
攻堅(jiān)：數(shù)據(jù)迷宮中的長(zhǎng)夜探路
夢(mèng)想豐滿，現(xiàn)實(shí)嶙峋。初期的“芯眼”步履維艱：
數(shù)據(jù)之困：海量芯片圖像數(shù)據(jù)質(zhì)量參差，模型訓(xùn)練如盲人摸象，效果慘淡。
缺陷之魅：瑕疵種類(lèi)繁雜、形態(tài)詭變，專(zhuān)家經(jīng)驗(yàn)亦難窮盡。
瓶頸之痛：算法迭代、模型篩選，日夜鏖戰(zhàn)卻難覓曙光。
質(zhì)疑聲起，項(xiàng)目瀕危，“不能放棄!前路雖暗，我們就是自己的燈。”蘇順團(tuán)隊(duì)的堅(jiān)守，成為項(xiàng)目的轉(zhuǎn)折點(diǎn)。2025年初，控制工程學(xué)院成立具身智能創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)，蘇順、湯彬業(yè)、肖坤等電氣學(xué)子以其本身扎實(shí)的專(zhuān)業(yè)素養(yǎng)入選，一起面對(duì)芯片之困。
面對(duì)芯片圖像數(shù)據(jù)質(zhì)量參差不齊、缺陷樣本復(fù)雜且難以詳盡的難題，蘇順團(tuán)隊(duì)堅(jiān)定地說(shuō)：“那我們就做自己的數(shù)據(jù)庫(kù)”。依托河南省集成電路載板高精度柔線檢測(cè)工程技術(shù)研究中心、王東輝技能大師工作室設(shè)備平臺(tái)，結(jié)合產(chǎn)業(yè)真實(shí)項(xiàng)目，團(tuán)隊(duì)經(jīng)過(guò)數(shù)月的文獻(xiàn)查找與方法溯源，終于設(shè)計(jì)出了樣本驅(qū)動(dòng)的手工特征語(yǔ)義關(guān)聯(lián)新型生成方法。他們與工廠聯(lián)手，制定了嚴(yán)苛的采集標(biāo)準(zhǔn)，選取真實(shí)的污染缺陷數(shù)據(jù)樣本。通過(guò)閾值處理獲取缺陷掩膜，進(jìn)行形態(tài)學(xué)分析并提取缺陷區(qū)域。接著，運(yùn)用旋轉(zhuǎn)、裁剪、仿射、腐蝕等隨機(jī)變換技術(shù)對(duì)缺陷進(jìn)行處理，再采用泊松融合或線性加權(quán)方法將污染缺陷與非缺陷樣品融合，最終形成缺陷樣本數(shù)據(jù)集。
然而，新項(xiàng)目的開(kāi)發(fā)通常并非僅僅解決一個(gè)技術(shù)難題，而是會(huì)有一系列技術(shù)難題接踵而至。例如，如何提高檢測(cè)微小故障的準(zhǔn)確率，如何提升檢測(cè)速度以保證效率等等。
既然發(fā)現(xiàn)了問(wèn)題，那就著手解決問(wèn)題。秉持著這樣的心態(tài)，團(tuán)隊(duì)成員幾乎整日泡在實(shí)訓(xùn)室里。在指導(dǎo)老師的引導(dǎo)下，他們歷經(jīng)數(shù)千次的嘗試、測(cè)試與調(diào)試，實(shí)現(xiàn)了多項(xiàng)核心技術(shù)突破：
他們結(jié)合卷積自注意機(jī)制和跳躍連接思想，設(shè)計(jì)出一種從淺層到深層的注意力特征融合機(jī)制。該機(jī)制能夠保留并傳遞從低級(jí)到高級(jí)特征的語(yǔ)義和位置信息。與以往方法不同的是，它在每個(gè)特征提取階段都引入了注意力機(jī)制和跳躍連接，從而更好地保留了小目標(biāo)信息，實(shí)現(xiàn)了精細(xì)標(biāo)記表示編碼和全局信息聚合。
同時(shí)，他們通過(guò)圖像增強(qiáng)和損失函數(shù)調(diào)整對(duì)ResNet進(jìn)行改進(jìn)，設(shè)計(jì)出新型融合特征與生成數(shù)據(jù)的級(jí)聯(lián)框架模型，具有極高準(zhǔn)確性、快速度性。
破曉：人機(jī)共舞，智識(shí)相生
漫長(zhǎng)的黑夜終迎破曉，團(tuán)隊(duì)創(chuàng)新性地開(kāi)發(fā)出了：1)深度學(xué)習(xí)溯源引擎：不僅能敏銳捕捉納米級(jí)缺陷，更能深度解析其形態(tài)與分布特征，精準(zhǔn)推斷潛在成因;2)人機(jī)協(xié)同智判平臺(tái)：AI非取代者，而是強(qiáng)大助手，工程師在平臺(tái)上對(duì)AI初判進(jìn)行驗(yàn)證、反饋、修正，形成“AI洞察—人腦精判—模型進(jìn)化”的飛輪。
人說(shuō)“十年磨一劍”，然而年輕的具身智能團(tuán)隊(duì)僅用了一年多的時(shí)間，就實(shí)現(xiàn)了AI芯眼工程的誕生。
他們以恒心礪劍：攻克無(wú)數(shù)技術(shù)壁壘，優(yōu)化模型千百次，沉淀海量數(shù)據(jù)與知識(shí)。
他們以匠心鑄盾：將“芯眼”淬煉成成熟的AI缺陷溯源系統(tǒng)，化身工廠的“顯微鏡”與“診斷儀”。
精準(zhǔn)定位：大幅縮短缺陷根因排查周期。
提升良率：顯著降低廢片與返工成本。
保障品質(zhì)：為芯片可靠性與國(guó)產(chǎn)化筑牢根基。
深耕：守護(hù)中國(guó)“芯”的永恒衛(wèi)兵
無(wú)論技術(shù)多么先進(jìn)，唯有投入市場(chǎng)，方具實(shí)際價(jià)值。目前，該技術(shù)已在多家企業(yè)開(kāi)展試用工作。具身智能創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)攜手深圳啟靈圖像科技有限公司，針對(duì)其產(chǎn)品IWatch芯片進(jìn)行缺陷檢測(cè)。檢測(cè)結(jié)果表明，“芯眼”系統(tǒng)在檢測(cè)IWatch芯片微小故障時(shí)，具備極高的準(zhǔn)確率，能夠迅速且精準(zhǔn)地定位缺陷位置，顯著縮短了故障排查所需時(shí)間。與此同時(shí)，在與蘇州一家知名芯片制造企業(yè)的合作過(guò)程中，“芯眼”系統(tǒng)助力該企業(yè)有效提高了芯片生產(chǎn)良率，降低了廢片以及返工成本，為企業(yè)帶來(lái)了較為可觀的經(jīng)濟(jì)效益。
隨著“芯眼”系統(tǒng)在市場(chǎng)上的持續(xù)推廣，它逐漸贏得了更多企業(yè)的認(rèn)可與信賴。然而，具身智能團(tuán)隊(duì)并未因此而滿足現(xiàn)狀，他們深知守護(hù)中國(guó)“芯”的征程依舊漫長(zhǎng)，需要不斷深入鉆研與創(chuàng)新。
團(tuán)隊(duì)持續(xù)加大研發(fā)投入，對(duì)“芯眼”系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化升級(jí)。他們進(jìn)一步完善深度學(xué)習(xí)溯源引擎，使其能夠更為精準(zhǔn)地推斷缺陷成因，為企業(yè)提供更具針對(duì)性的解決方案。同時(shí)，不斷提升人機(jī)協(xié)同智判平臺(tái)的交互性與智能化水平，以便工程師能夠更加便捷地與AI開(kāi)展協(xié)作，提高工作效率。
除了在技術(shù)層面進(jìn)行提升之外，團(tuán)隊(duì)還注重與行業(yè)內(nèi)的交流與合作。他們積極參與各類(lèi)芯片技術(shù)研討會(huì)以及行業(yè)展會(huì)，與其他企業(yè)和科研機(jī)構(gòu)分享“芯眼”系統(tǒng)的應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)與技術(shù)成果，共同探討芯片制造領(lǐng)域的發(fā)展趨勢(shì)與面臨的挑戰(zhàn)。通過(guò)這種方式，不僅提高了“芯眼”系統(tǒng)的知名度與影響力，也為中國(guó)芯片產(chǎn)業(yè)的發(fā)展貢獻(xiàn)了自身的智慧與力量。
具身智能團(tuán)隊(duì)的同學(xué)目前依舊堅(jiān)守在“芯眼”研發(fā)的第一線，持續(xù)深耕細(xì)作，不斷優(yōu)化算法，開(kāi)拓新的應(yīng)用場(chǎng)景。他們目光堅(jiān)定，秉持著“芯片競(jìng)爭(zhēng)是一場(chǎng)永無(wú)止境的馬拉松”的理念，宣稱“‘芯眼’的使命，是讓每一顆中國(guó)芯都擁有最為強(qiáng)健的‘基因’。我們，將為中國(guó)‘芯’保駕護(hù)航到底!”(河南職業(yè)技術(shù)學(xué)院供稿)
