光学检测技术:藏在现代制造业里的“火眼金睛”
上次去东莞的消费电子代工厂参观,我愣是在质检车间站了半小时没挪脚。
以前总觉得光学检测不就是打个灯看看划痕嘛,能有什么花活?
结果人家给最新款折叠屏做质检,流水线一秒钟过一片屏幕,0.01毫米的隐形折痕都能一秒揪出来,直接打标分拣,比十个熟手工人快十倍还准。
折叠屏生产线光学检测设备实拍
从手机屏幕到航天芯片,没人离得开它
说实话,绝大多数人都没注意过这东西,对吧?你买手机只在意屏幕好不好用,买新能源汽车只在意续航能跑多少,从来不会想,这些合格的产品,第一步就是过光学检测这关。
新能源汽车的动力电池极片,要在百米每分钟的生产速度下,扫出微米级的针孔、暗裂,错放一个不良品,后期都可能演变成自燃风险。你戴的软性隐形眼镜、定制OK镜,出厂全靠光学检测扫表面平整度,差一微米都不能出厂,不然磨眼睛不说,还可能划伤角膜。
我之前跟一位做仪器的老工程师喝茶,他聊起十年前的事儿还叹气。那时候国内高端光学检测设备全靠进口,一台半导体检测设备卖几百万,人家还卡你备件,坏了配件要等三个月,厂线停一天损失几十万,那滋味,太窝火了。
这几年不一样了,国内好多团队啃下来核心技术,不光自己用,还能卖出去抢海外的单子,这是真提气。
偏振光学检测透明玻璃缺陷成像图
去年看到中科院西安光机所发布的科研成果,我真的觉得,我们追上来了。他们做的超分辨光学检测技术,能直接对纳米级的芯片晶圆缺陷做成像检测,不用切开晶圆破坏样品,就能把10纳米以下的隐藏缺陷给找出来。
别小看这一步,以前我们造先进工艺芯片,卡脖子的不光是光刻机,还有检测环节。你造出来的芯片,测不出内部的微小缺陷,合格不合格都没法说,根本没法量产。
不止工业,生物医疗这块的光学检测也玩出花了。现在做癌症早筛,抽一管外周血,用光学生物传感器捕捉血液里的游离癌细胞,几个小时就能出结果,比传统的穿刺活检创伤小太多,价格也降了一大半,普通人都能做。
不过话说回来,现在资本也盯着这块呢,去年全年国内光学检测赛道的融资额快破百亿了,大半都砸在半导体、光伏这些高需求领域,看得出来,大家都知道这是制造业升级的核心卡脖子环节,咬着牙往上冲。
光鲜背后,还有不少坑没填上
别光吹好的,现在的光学检测技术,问题真不少。
首先就是门槛还是太高,价格降不下来。虽然比进口设备便宜了快一半,但一台高端半导体光学检测设备还是要大几十万上百万,中小企业根本拿不出钱换,好多小工厂还在靠工人拿放大镜摸鱼,效率低误差大,只能接低端订单,陷入死循环。
其次是复杂场景还是拉胯。比如说检测铸造出来的航空发动机叶片,表面凹凸不平还有氧化皮,干扰信号比缺陷信号还强,现在的算法还是容易误判漏检,最后还是得留人工复检,降本增效的效果打了对折。
还有就是标准跟不上技术跑。新技术出来大半年了,行业还没出统一的检测标准,比如说光伏硅片的微缺陷,不同厂家的光学检测设备,判级标准不一样,测同一块硅片,一个说合格一个说不合格,供需双方扯半个月都扯不清,我那个做光伏供应链的朋友,就因为这事踩过坑,赔了不少钱。
但话又说回来,哪个新技术不是这么走过来的?技术先跑,标准再跟上,慢慢磨总能磨好。
今年年初工信部出的高端装备制造业升级规划里,就把高端光学检测装备列成了重点扶持方向,好多985、211都开了交叉学科,光学加计算机加材料,专门培养这块的人才。再过三五年,好多现在解决不了的问题,估计也就不是问题了。
上周刷到新闻,国内一家做光学检测的企业,已经把设备打进了台积电的供应链,你说这够不够牛?哪有什么一蹴而就的弯道超车,都是一群人天天跟微米纳米死磕,一点点啃下来的。
现在我们说制造业升级,说补短板,其实补的就是这些看不见的核心环节。光学检测就是制造业的眼睛,没有这双精准的眼睛,再好的设计也造不出合格的产品。
折叠屏生产线光学检测设备实拍
从手机屏幕到航天芯片,没人离得开它
从手机屏幕到航天芯片,没人离得开它
说实话,绝大多数人都没注意过这东西,对吧?你买手机只在意屏幕好不好用,买新能源汽车只在意续航能跑多少,从来不会想,这些合格的产品,第一步就是过光学检测这关。
新能源汽车的动力电池极片,要在百米每分钟的生产速度下,扫出微米级的针孔、暗裂,错放一个不良品,后期都可能演变成自燃风险。你戴的软性隐形眼镜、定制OK镜,出厂全靠光学检测扫表面平整度,差一微米都不能出厂,不然磨眼睛不说,还可能划伤角膜。
我之前跟一位做仪器的老工程师喝茶,他聊起十年前的事儿还叹气。那时候国内高端光学检测设备全靠进口,一台半导体检测设备卖几百万,人家还卡你备件,坏了配件要等三个月,厂线停一天损失几十万,那滋味,太窝火了。
这几年不一样了,国内好多团队啃下来核心技术,不光自己用,还能卖出去抢海外的单子,这是真提气。
近几年的新突破,真的超出我想象
别觉得光学检测就是老技术,这两年玩出来的新花样,真的惊掉下巴。 以前传统光学检测有个老大难问题:遇到曲面、透明材质就歇菜。玻璃上的划痕和环境反光混在一起,算法根本分不出来,最后还得靠人工挑,工人一天看八个小时,眼睛红得像兔子,还是会出错。现在呢?偏振调制光学检测直接把干扰反光滤得干干净净,透明玻璃、柔性PET膜上的微缺陷,清清楚楚出现在屏幕上,误判率直接降了90%以上。
偏振光学检测透明玻璃缺陷成像图
去年看到中科院西安光机所发布的科研成果,我真的觉得,我们追上来了。他们做的超分辨光学检测技术,能直接对纳米级的芯片晶圆缺陷做成像检测,不用切开晶圆破坏样品,就能把10纳米以下的隐藏缺陷给找出来。
别小看这一步,以前我们造先进工艺芯片,卡脖子的不光是光刻机,还有检测环节。你造出来的芯片,测不出内部的微小缺陷,合格不合格都没法说,根本没法量产。
不止工业,生物医疗这块的光学检测也玩出花了。现在做癌症早筛,抽一管外周血,用光学生物传感器捕捉血液里的游离癌细胞,几个小时就能出结果,比传统的穿刺活检创伤小太多,价格也降了一大半,普通人都能做。
不过话说回来,现在资本也盯着这块呢,去年全年国内光学检测赛道的融资额快破百亿了,大半都砸在半导体、光伏这些高需求领域,看得出来,大家都知道这是制造业升级的核心卡脖子环节,咬着牙往上冲。
光鲜背后,还有不少坑没填上
光鲜背后,还有不少坑没填上
别光吹好的,现在的光学检测技术,问题真不少。
首先就是门槛还是太高,价格降不下来。虽然比进口设备便宜了快一半,但一台高端半导体光学检测设备还是要大几十万上百万,中小企业根本拿不出钱换,好多小工厂还在靠工人拿放大镜摸鱼,效率低误差大,只能接低端订单,陷入死循环。
其次是复杂场景还是拉胯。比如说检测铸造出来的航空发动机叶片,表面凹凸不平还有氧化皮,干扰信号比缺陷信号还强,现在的算法还是容易误判漏检,最后还是得留人工复检,降本增效的效果打了对折。
还有就是标准跟不上技术跑。新技术出来大半年了,行业还没出统一的检测标准,比如说光伏硅片的微缺陷,不同厂家的光学检测设备,判级标准不一样,测同一块硅片,一个说合格一个说不合格,供需双方扯半个月都扯不清,我那个做光伏供应链的朋友,就因为这事踩过坑,赔了不少钱。
但话又说回来,哪个新技术不是这么走过来的?技术先跑,标准再跟上,慢慢磨总能磨好。
今年年初工信部出的高端装备制造业升级规划里,就把高端光学检测装备列成了重点扶持方向,好多985、211都开了交叉学科,光学加计算机加材料,专门培养这块的人才。再过三五年,好多现在解决不了的问题,估计也就不是问题了。
上周刷到新闻,国内一家做光学检测的企业,已经把设备打进了台积电的供应链,你说这够不够牛?哪有什么一蹴而就的弯道超车,都是一群人天天跟微米纳米死磕,一点点啃下来的。
现在我们说制造业升级,说补短板,其实补的就是这些看不见的核心环节。光学检测就是制造业的眼睛,没有这双精准的眼睛,再好的设计也造不出合格的产品。