市場應用背景

核心半導體設備國產(chǎn)化是解決“卡脖子”技術、保障國家戰(zhàn)略安全的關鍵。在政策與下游需求推動下，國產(chǎn)設備需求激增。半導體固晶機是封裝核心設備，其運動控制設備決定了高速高精度貼裝晶圓芯片的性能，對實現(xiàn)定位、對準、粘接等關鍵步驟至關重要。

本篇文章主要介紹超高速實時運動控制卡XPCIE1032H在高速半導體固晶機上的應用，可快速了解正運動技術XPCIE1032H超高速實時運動控制卡的使用。

傳統(tǒng)控制系統(tǒng)方案

傳統(tǒng)方案一(以PLC為核心)：

采用PLC+觸摸屏+工控機+機器視覺。其弊端在于運動控制與機器視覺調(diào)試需在PLC屏和PC屏間切換，操作繁瑣。且PLC受掃描周期限制，響應慢，與PC通訊數(shù)據(jù)交互速率低，導致設備整體產(chǎn)能較低。

傳統(tǒng)方案二（以運動控制卡為核心）：

采用PCI運動控制卡+工控機+機器視覺。運動控制卡集成于工控機內(nèi)，通過高速PCI接口與視覺通訊，數(shù)據(jù)交互快，單屏調(diào)試簡便，顯著提升取晶固晶運動的速度與精度，最終實現(xiàn)更高UPH產(chǎn)能。正運動技術解決方案 正運動技術方案以工控機+XPCIE1032超高速運動控制卡+機器視覺為核心，提升產(chǎn)能與穩(wěn)定性。

采用Windows實時內(nèi)核技術，將運動控制、IO等處理置于CPU核內(nèi)執(zhí)行，與PC機器視覺的命令下發(fā)和讀取通過CPU內(nèi)存交互，交互速度比傳統(tǒng)PCI/PCIe運動控制卡快數(shù)十倍，比PLC網(wǎng)口數(shù)據(jù)交互快50-100倍+，相比傳統(tǒng)運動控制卡或者PLC方案，整體效率提升6%-20%+。

01超高速實時運動控制卡XPCIE1032H在高速半導體固晶機上的應用

正運動高速半導體固晶機解決方案架構

1.16DI：連接原點和限位光電、傳感器、開關輸入等信號；

2.16DO：連接電磁閥吸取、破真空和視覺飛拍等信號；連接兩個相機；

3.EtherCAT接口：125us EtherCAT同步周期，連接固晶擺臂軸、固晶上下料、藍膜頂針軸、銀膠點膠軸、載帶基板送料軸以及其他共計12個伺服和步進軸；同時擴展EtherCAT IO模塊。

固晶機工藝運行原理

固晶機由取料、推料、點膠、擺臂、固晶平臺、藍膜頂針平臺、夾具及出料等機構組成，集成了高速精密定位、視覺定位與氣動吸取等光機電技術。核心控制步驟如下：

01 視覺定位: 識別晶圓芯片與載帶基板位置

02 點膠: 在載帶基板指定位置進行精確點涂銀膠

03 貼裝: 擺臂吸取晶圓芯片并精準放置于點膠位置

MotionRT750運動控制實時內(nèi)核，獨占x86 CPU內(nèi)核

XPCIE1032超高速運動控制卡搭載Windows實時內(nèi)核MotionRT750，采用Windows非實時層+MotionRT750實時層的雙系統(tǒng)架構。實時層確保運動控制不受Windows波動/抖動影響，保障高精度與穩(wěn)定性；非實時層無縫對接VS/CAD/CAM等豐富Windows應用，極大提升開發(fā)調(diào)試效率。

指令交互周期快至us級

XPCIE1032超高速運動控制卡搭載Windows運動控制實時內(nèi)核MotionRT750，直接利用PC中CPU/內(nèi)存計算，大幅提升函數(shù)執(zhí)行效率與響應速度，從而顯著提高固晶機UPH產(chǎn)能。 通過C#、C++等語言的開發(fā)實測，結果顯示其通訊速度遠超傳統(tǒng)PCI/PCIE卡方案和PLC網(wǎng)口交互方案，整體產(chǎn)能提升明顯。

在相同測試環(huán)境下，經(jīng)50次直線電機往復運動及1000次IO翻轉測試，MotionRT750方案控制周期比傳統(tǒng)PCI通信縮短約2500ms，效率提升超17.1%。

運動控制周期快至50us

XPCIE1032超高速實時運動控制卡搭載Windows實時內(nèi)核MotionRT750，進行16軸或32軸EtherCAT總線控制時，其EtherCAT通訊同步周期可縮短至125μs，運動控制周期更可快達50μs，顯著提升EtherCAT通訊效率。

在固晶等精密運動控制應用中，能實現(xiàn)更快、更平穩(wěn)的運動軌跡規(guī)劃。相比傳統(tǒng)脈沖控制卡，其接線更簡潔，維護更便捷。

更穩(wěn)定、更安全、更可靠

工業(yè)自動化設備需滿足7*24小時連續(xù)運行要求，任何異常停機都將造成重大損失。XPCIE1032超高速運動控制卡搭載Windows運動控制實時內(nèi)核MotionRT750，通過EtherCAT總線冗余與PC故障隔離技術，構建高可靠控制系統(tǒng)，無懼Windows藍屏影響，為工業(yè)生產(chǎn)提供穩(wěn)定、安全的保障。

EtherCAT總線冗余技術： 通訊鏈路故障自動切換，顯著降低由斷線導致的停機風險，32軸可快至125us穩(wěn)定運行。

PC級故障硬隔離： 無懼Windows藍屏影響，當Windows系統(tǒng)發(fā)生藍屏或崩潰時，MotionRT750實時內(nèi)核仍可持續(xù)獨立運行，急停按鈕也可正常生效，保障工藝生產(chǎn)的安全。

正運動高速半導體固晶機工藝運行流程圖

方案應用優(yōu)勢總結

1.統(tǒng)一API，開發(fā)靈活：支持多種上位機語言開發(fā)，所有系列產(chǎn)品均可調(diào)用同一套API函數(shù)，讓用戶開發(fā)更靈活。

2.突破實時瓶頸，運行穩(wěn)定高效：徹底解決傳統(tǒng)PCI/PCIE卡在Windows環(huán)境下控制系統(tǒng)的非實時性問題，保障設備高效、穩(wěn)定運行。

3.極速響應，顯著提升產(chǎn)能：基于核內(nèi)交互技術，指令響應達微秒級，較傳統(tǒng)PCI/PCIE方案快數(shù)十倍。實測UPH提升至單頭22K，雙頭43K，整體生產(chǎn)效率提升10%以上。

4.多通道飛拍，縮短周期：配備16路獨立硬件位置比較輸出，支持多工位視覺飛拍同步執(zhí)行，有效縮短機臺CT。

5.智能運動控制，動作流暢精準：集成SS曲線加減速、拱形運行及在線變速功能，實現(xiàn)“軟著陸”，確保取晶/固晶動作更流暢、柔和、精準。

硬件選型配置

02 XPCIE1032H運動控制卡產(chǎn)品介紹

1.6-64軸EtherCAT總線+脈沖可選，其中4路單端500KHz脈沖輸出，方便接脈沖驅(qū)動；

2.32軸EtherCAT同步周期125us，支持多卡聯(lián)動；

3.板載16點通用輸入，16點通用輸出，其中8路高速輸入和16路高速輸出；

4.支持PWM輸出、精準輸出、PSO硬件位置比較輸出、視覺飛拍等；

5.支持直線插補、圓弧插補、連續(xù)軌跡加工（速度前瞻）、高階SS曲線加減速；

6.支持電子凸輪、電子齒輪、位置鎖存、同步跟隨、虛擬軸、螺距補償?shù)裙δ埽?/p>

7.支持30+機械手模型正逆解模型算法，比如SCARA、Delta、UVW、4軸/5軸 RTCP...

為了幫助您更好地、更快速的開發(fā)和應用基于超高速實時運動控制卡XPCIE1032H開發(fā)的高速半導體固晶機解決方案，我們準備了詳細的說明文檔。進一步了解其使用方法、參數(shù)配置及實際應用案例，聯(lián)系電話400-089-8936。

審核編輯 黃宇