Tekoälyn hyödyntäminen parantaa piikiekkojen laatua sekä puolijohdelaitteiden luotettavuutta
iRel40-projekti nopeutti Okmeticin tekoälymallin luomista ja toi myös muita edistysaskeleita
Tekoälyn käytön odotetaan lisääntyvän puolijohdeteollisuudessa. Piikiekkojen valmistuksessa tekoälyn käyttö mahdollistaa yhä pienempien virheiden varhaisen havaitsemisen, mikä parantaa kiekkojen laatua ja prosessin kustannustehokkuutta.
Tekoälyn uskotaan myös tuovan merkittävää lisäarvoa puolijohdeteollisuudelle, ja sen käytön ennustetaan kasvavan voimakkaasti tulevina vuosina niin tutkimuksessa, piisirujen suunnittelussa kuin valmistuksessakin. Tekoälyllä voi myös olla ratkaiseva rooli varastotasojen optimoinnissa ja ennustamisessa, mikä johtaa parempaan toimitusketjun hallintaan.
Okmetic osallistui eurooppalaiseen Intelligent Reliability 4.0 (iRel40) -tutkimusprojektiin toukokuusta 2020 lokakuuhun 2023. Projektin tavoitteena oli parantaa elektronisten komponenttien ja järjestelmien luotettavuutta vähentämällä virheiden esiintyvyyttä koko arvoketjussa. Hankkeeseen osallistui 75 tahoa 13 maasta, ja Okmetic teki tiivistä yhteistyötä muun muassa Infineonin, Elmoksen, Fraunhofer Research Instituten sekä Aalto-yliopiston kanssa. Hankkeen pääpaino oli autoteollisuudessa, mutta myös monia muita toimialoja oli edustettuina.
Intelligent Reliability 4.0 -projektin tuloksia: Tekoälyn vaikutus kiekkojen tuotantoon
Okmeticin tavoitteena iRel40-projektissa oli parantaa piikiekkojen tuotannon prosessinohjausta koneoppimisen ja tekoälyn avulla. Tekoälyä käytettiin havaitsemaan harvinaisia piikiekkojen poikkeamia, ja projektissa keskityttiin erityisesti C-SOI® -kiekkojen luotettavuuden parantamiseen ja SOI-kiekkojen bondausluotettavuuden parantamiseen. Okmeticin kehittämä tekoälymalli havaitsi poikkeavat kiekot erittäin hyvin.
Yksi tekoälyn käytön tärkeimmistä eduista on, että se auttaa havaitsemaan pieniä poikkeamia laajoissa tietojoukoissa, mikä olisi haastava ja aikaa vievää ilman tekoälyn käyttöä. Tekoäly mahdollistaa myös paljon aiempaa nopeamman reagoinnin poikkeamiin, estäen vioittuneen kiekon etenemisen tuotantolinjalla ja luoden kustannussäästöjä. Tekoäly on väsymätön, helpottaa päätöksentekoa, tehostaa tuotantoa sekä vähentää inhimillisten virheiden riskiä.
Tekoälypohjaista kuvan- ja tiedonkäsittelyä hyödynnetään jo C-SOI®-kiekkojen tuotannossa
Okmetic on integroinut C-SOI®-kiekkojen tuotantoon tekoälyyn perustuvan kuvan- ja datakuvioiden käsittelyn Surface Acoustic Microscopy (SAM) ja Automated Visual Inspection (AVI) käyttöön. Tämä mahdollistaa kiekkojen luotettavuuteen vaikuttavien poikkeamien havaitsemisen, ymmärtämisen ja ennustamisen valmistusprosessin ja lopputuotteen elinkaaren aikana. Lisäksi projektissa luodulla tekoälymallilla on tulevaisuudessa laajempia sovelluksia eri työkaluissa ja prosesseissa.
Muita keskeisiä iRel40-projektin hyötyjä
iRel40-projektin aikana Okmetic onnistui parantamaan myös muita kiekon luotettavuutta lisääviä tekijöitä.
TSV-kiekkojen stressin optimointi lisäsi laitteen luotettavuutta
Yksi Okmeticin saavutuksista iRel40-projektissa oli Through-Silicon Via (TSV) -kiekkojen stressin onnistunut optimointi, mikä parantaa Okmeticin TSV -kiekkoja käyttävien laitteiden saantoa ja luotettavuutta. Okmeticin asiantuntemus tällä alueella auttaa asiakkaita minimoimaan stressiin liittyviä ongelmia, johtaen viime kädessä entistä luotettavampiin komponentteihin.
Uusi tieto SOI-kiekkojen bondausvirheistä lisää laitteen luotettavuutta
Toinen tärkeä osa Okmeticin osallistumista iRel40-projektiin oli materiaalien kontaminaatiovaikutusten tutkiminen Silicon-On-Insulator (SOI) -kiekkojen bondausprosessissa suunnittelemalla ja valmistamalla teknisiä vikoja SOI-sidosrajapintaan. Suunnitellut vialliset kiekot testattiin termomekaanisesti Aalto-yliopistossa käyttämällä autoluokan lämpöprofiilia. Lisäksi vialliset kiekot koottiin paineantureiksi asiakkaan toimesta liitäntävirheiden ja komponenttitason testauksen välisen korrelaation ymmärtämiseksi. Käytetty lähestymistapa tuotti uutta tietoa kriittisistä vioista ja varmistaa SOI-kiekkojen ja niihin liittyvien komponenttien luotettavuuden.
MEMS-hermeettisyyden kiekkotason testaus kriittistä luotettavuuden kannalta
Projektin aikana käynnistettiin MEMS-hermeettisyyden kiekkotason testaus käyttämällä Okmeticin -matalavirheisiä C-SOI®-kiekkoja asiakkaan tiloissa. Asiakas aloitti Okmetic C-SOI® -alustan testaamisen optimoitujen TSV-kiekkojen ja C-SOI®-kiekkojen yhdistelmällä. SOI-kiekkoja hyödyntävä MEMS-hermeettisyystestaus on keskeinen tekijä MEMS-laitteiden luotettavuuden, suorituskyvyn ja pitkäaikaisen vakauden varmistamiseksi erityisesti sovelluksissa, joissa ympäristöolosuhteet ovat vaativat ja laatustandardien noudattaminen on välttämätöntä.
