2025-05-11 18:02:21　來源:河北日報客戶端

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位于石家莊的河北圣昊光電科技有限公司研發(fā)出光通信芯片的檢測、解理設(shè)備，填補(bǔ)了國內(nèi)技術(shù)空白，也打破了國外企業(yè)在這一領(lǐng)域的壟斷。

“人工智能+”正在重構(gòu)企業(yè)的研發(fā)和生產(chǎn)體系，2023年引入人工智能后，大幅提高了生產(chǎn)效率和識別準(zhǔn)確率，開辟出一片新天地。

他們打造的“行業(yè)大模型+智能工廠”雙輪驅(qū)動創(chuàng)新模式，將國內(nèi)芯片檢測設(shè)備市場占有率提高到60%，推動企業(yè)走向更廣闊的未來。

■ 從人工到人工智能的進(jìn)階

潔凈的生產(chǎn)車間里，幾名穿著白色防靜電衣的工人正在設(shè)備前操作。

4月29日，河北圣昊光電科技有限公司（以下簡稱“圣昊光電”）芯片檢測區(qū)安靜而忙碌。芯片載臺上擺著薄如蟬翼、面積相當(dāng)于幾個頭發(fā)絲截面的芯片，由機(jī)械手臂抓取到高倍顯微鏡下檢測。只需數(shù)秒，設(shè)備屏幕上就顯示出芯片表面缺陷的檢測報告。

“以前，這道工序完全由人工目測完成。”河北圣昊光電科技有限公司副總裁沈成彬介紹，“你現(xiàn)在看到的，是我們2023年投產(chǎn)的AI算法驅(qū)動的光芯片四面自動光學(xué)檢測（AOI）設(shè)備。”

光通信芯片用途非常廣泛，在智能手機(jī)、可穿戴設(shè)備、虛擬現(xiàn)實（VR）、增強(qiáng)現(xiàn)實（AR）等領(lǐng)域有廣泛應(yīng)用。其長度從幾微米到幾十微米不等，因此要借助40萬倍電子顯微鏡才能觀察到芯片表面的劃痕、臟污、刮花、飛塵等，以檢測出是否為良品。

芯片檢測是芯片研發(fā)和制造的重要環(huán)節(jié)。通過檢測，把不合格芯片去除，芯片封裝良品率會大大提升，從而降低相關(guān)企業(yè)的損失。

“芯片表面缺陷檢測工序通過引入AOI技術(shù)，將用工數(shù)量減少到原來的1/8?！鄙虺杀蛘f。芯片檢測代工是圣昊光電的重要業(yè)務(wù)板塊，也曾是他們招人最難的工種。

人工目測，就是完全靠人工通過高倍顯微鏡對芯片逐個觀察，逐個判斷。但工人眼睛易疲勞、勞動強(qiáng)度高，即使公司開出較高的工資，工人流失率也居高不下。

人工智能的應(yīng)用，正逐漸解決這一難題。沈成彬指著正在運(yùn)轉(zhuǎn)的設(shè)備介紹：“除了速度快、標(biāo)準(zhǔn)統(tǒng)一，更重要的是，機(jī)器可以長時間工作，大大提高了檢測效率?！?/p>

作為一家生產(chǎn)光通信芯片檢測設(shè)備以及代工光通信芯片檢測的公司，圣昊光電服務(wù)國內(nèi)40多家知名芯片制造企業(yè)。人工智能的應(yīng)用，改善了圣昊光電芯片檢測業(yè)務(wù)的結(jié)構(gòu)，高附加值的EML芯片占比大幅提升。目前圣昊光電的高端芯片檢測能力提高到30萬顆/天，成為國內(nèi)最大的EML芯片檢測基地。

人工智能的應(yīng)用，還讓圣昊光電具備了定制化芯片檢測的可能。

芯片種類繁多，檢測的要求也各不相同。去年，圣昊光電就接到一個訂單，客戶需要設(shè)計出這批芯片的獨(dú)特檢測方案?！拔覀兘柚鶤I算法，只用了3周就拿出了定制化檢測方案，為客戶完成了幾百萬顆芯片的檢測，這在過去是不可想象的?！鄙虺杀蛘f。

除了提高效率，人工智能還大大提高了芯片檢測范圍和精度。

沈成彬拿起桌面的手機(jī)舉例，芯片雖小但也有6個面，以往芯片檢測，需要將其固定在載臺上，只能檢測芯片正面。AOI設(shè)備可以讓芯片懸停空中，這樣就能將芯片的背面以及兩個側(cè)面納入檢測，使檢測范圍更大、精度更高。

“現(xiàn)在，像華為等公司，已經(jīng)將AOI檢測列為芯片檢測流程的必選項?！鄙虺杀蛘f。

在算法的加持下，圣昊光電的芯片檢測效率提升300%，準(zhǔn)確率高于99%。

“截至目前，我們完成的芯片檢測量已經(jīng)是去年全年的量?！鄙虺杀蛘f，下一步，他們將繼續(xù)加大研發(fā)投入，建立企業(yè)級人工智能中心，進(jìn)一步優(yōu)化芯片檢測生態(tài)。

■ 從無到優(yōu)的研發(fā)突破

4月21日召開的2024年度河北省科學(xué)技術(shù)獎勵大會上，圣昊光電被授予河北省企業(yè)技術(shù)創(chuàng)新獎。

說起創(chuàng)新，從2017年成立至今，圣昊光電的每一步可以說都是創(chuàng)新。

AOI外觀檢測分選機(jī)、劃片機(jī)、裂片機(jī)、合盤機(jī)、點(diǎn)數(shù)機(jī)……短短幾年，圣昊光電自主研發(fā)了7大類38款產(chǎn)品，其中多款為國內(nèi)首臺（套）。我國的第一臺光通信芯片檢測設(shè)備、第一臺化合物半導(dǎo)體劃裂片設(shè)備、第一臺EML芯片測試機(jī)、第一臺光芯片AOI設(shè)備都是從這里下線。

人工智能引入芯片檢測，有兩個核心問題要解決：機(jī)器視覺和大語言模型。

2022年，準(zhǔn)備探索人工智能的圣昊光電，完全沒有這方面的人才儲備和技術(shù)基礎(chǔ)。

最初，圣昊光電和多家國內(nèi)高校、人工智能公司合作，但結(jié)果都不盡如人意。最終，他們下定決心搞自主研發(fā)，突破這一瓶頸。

人工智能取代人工目測，要解決的第一個問題是用高倍顯微鏡對芯片拍照。芯片尺寸以微米計算，機(jī)器運(yùn)轉(zhuǎn)時的震動會造成高倍顯微鏡鏡頭景深不穩(wěn)。圣昊光電的研發(fā)團(tuán)隊在不到一年的時間里，攻克了運(yùn)動防震、顯微拍照等難題，完成了以圖片供人工智能分析識別的第一步。

“機(jī)器和人的區(qū)別在于，它沒有人類的思考。我們要讓機(jī)器學(xué)會分析，就得將我們看到的東西轉(zhuǎn)化為機(jī)器可以識別的參數(shù)?！鄙虺杀蛘f。

他拿出一張圖片，芯片上有幾處藍(lán)色、綠色的斑塊：“藍(lán)色是刮花，綠色是劃痕，我們把這些轉(zhuǎn)化后的信息作為數(shù)據(jù)向AI算法‘投喂’，將一線工程師的經(jīng)驗轉(zhuǎn)化為可執(zhí)行的算法規(guī)則，形成大語言模型，賦能操作人員和設(shè)備協(xié)同工作，提高了生產(chǎn)效率和工作標(biāo)準(zhǔn)?！?/p>

有了人工智能這一“大腦”，還要有承載它的設(shè)備，從而實現(xiàn)有價值的應(yīng)用場景。

在帶著記者參觀中，沈成彬指著20臺AOI設(shè)備很是驕傲?！耙慌_芯片檢測設(shè)備，大概要用到5000多個零部件、1300多根線?！彼钢ＡЯ硪粋?cè)的組裝車間說，“而這些零部件，大部分都是我們自主設(shè)計研發(fā)的。”

載臺、探針、推板、吸嘴等每一個元器件，核心算法、設(shè)備生產(chǎn)和維護(hù)過程的標(biāo)準(zhǔn)化，都包含著一系列關(guān)鍵技術(shù)的突破，有的甚至做了上千次的實驗，浪費(fèi)了幾百萬元的原材料才獲得成功。

“要做好科技創(chuàng)新不能怕失敗，要有自信，要堅定、持續(xù)地投入，要充分發(fā)揮科研人員的能力和主動性，這就是我們這些年研發(fā)創(chuàng)新的經(jīng)驗?！焙颖笔リ还怆娍萍加邢薰径麻L楊勇峰說。

成立至今，圣昊光電每年都拿出15%營收搞研發(fā)，這讓他們的多款產(chǎn)品，一下線就擁有多項專利技術(shù)。這些研發(fā)既填補(bǔ)國內(nèi)技術(shù)空白，打破國際壟斷，也讓圣昊光電抓住人工智能興起的機(jī)遇，在行業(yè)中保持更多競爭優(yōu)勢。

2020年1月，圣昊光電第一臺工業(yè)原型機(jī)下線并于當(dāng)年實現(xiàn)量產(chǎn)。這將國外進(jìn)口的芯片檢測設(shè)備價格，一下子從近四百萬元一臺降到二百多萬一臺，但檢測效率卻提高了20%。

2024年，圣昊光電自主研發(fā)的激光隱切設(shè)備、大功率可見光芯片測試機(jī)等多個新產(chǎn)品下線，又先后實現(xiàn)了氮化鎵紅光MLED研發(fā)及產(chǎn)業(yè)化、高速數(shù)通光芯片大規(guī)模測試量產(chǎn)。

“目前，我們擁有90多臺套設(shè)備，是國內(nèi)最大的光芯片解理、測試服務(wù)企業(yè)，年加工LD芯片2億顆，PD/APD12億顆?！睏钣路逭f。

■ 從產(chǎn)品到方案的服務(wù)延展

AOI設(shè)備投入運(yùn)營后，圣昊光電的人工智能步伐加快了。

“我們在芯片測試機(jī)、劃裂片設(shè)備和AOI設(shè)備的基礎(chǔ)上，正在持續(xù)開發(fā)系列化的、全產(chǎn)線的智能化設(shè)備，比如芯片點(diǎn)數(shù)機(jī)、合盤機(jī)、擺巴機(jī)等新產(chǎn)品。”沈成彬說。

光芯片生產(chǎn)過程的自動化和智能化不能僅停留在單個設(shè)備上，而是要從點(diǎn)到線到面，實現(xiàn)整個生產(chǎn)過程的全面智能化。

通過全系列的智能化產(chǎn)品研發(fā)和智能制造技術(shù)的導(dǎo)入，圣昊光電正力爭打造全國首家服務(wù)型、生態(tài)化的光芯片智能工廠。

“降低成本只是一方面，更重要的是提高生產(chǎn)的標(biāo)準(zhǔn)化程度和效率?！鄙虺杀蛘f，下一步，圣昊光電將繼續(xù)推進(jìn)AI技術(shù)在生產(chǎn)全流程的深度應(yīng)用，拓展模型應(yīng)用場景，覆蓋更多生產(chǎn)環(huán)節(jié)，通過人工智能實現(xiàn)“訂單—排產(chǎn)—交付”生產(chǎn)全流程智能調(diào)度閉環(huán)，結(jié)合數(shù)字衍生、看板管理、AGV小車及仿生機(jī)器人，構(gòu)建無人工廠，加速實現(xiàn)制造流程的全域智能化升級。

智能化不僅推進(jìn)企業(yè)在國內(nèi)市場突飛猛進(jìn)，還成為企業(yè)出海、參與國際競爭的技術(shù)優(yōu)勢。

“我們正嘗試以‘人工智能+’重構(gòu)研發(fā)和生產(chǎn)體系，構(gòu)建‘算法+硬件+數(shù)據(jù)’協(xié)同體系，打造‘行業(yè)大模型+智能工廠’雙輪驅(qū)動的創(chuàng)新模式?！睏钣路逭f，這意味著，圣昊光電提供的不只是單項的行業(yè)領(lǐng)先產(chǎn)品，還有鏈條更長的服務(wù)方案。

圣昊光電準(zhǔn)備通過物聯(lián)網(wǎng)實時監(jiān)測設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)，依托行業(yè)大模型對設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行深度學(xué)習(xí)分析，從而為客戶提供預(yù)測性維護(hù)服務(wù)，推動商業(yè)模式從“賣產(chǎn)品”向“賣服務(wù)”轉(zhuǎn)型。

服務(wù)中包含了過去不能實現(xiàn)的數(shù)據(jù)分析和預(yù)測咨詢。

“基于AI和大數(shù)據(jù)技術(shù)，通過設(shè)備的升級，我們最近開始為客戶提供數(shù)據(jù)統(tǒng)計和分析等增值服務(wù)，為客戶芯片產(chǎn)品的工藝優(yōu)化賦能?！鄙虺杀蛘f，根據(jù)AOI設(shè)備積累的芯片檢測數(shù)據(jù)并進(jìn)行大模型自動分析，他們可以發(fā)現(xiàn)客戶的良品率下降的原因。客戶根據(jù)這個報告，及時查找產(chǎn)品的設(shè)計問題和工藝控制問題，推動客戶產(chǎn)品質(zhì)量提升和良品率的改善。

沈成彬認(rèn)為，缺陷分類與精準(zhǔn)定位，可以為芯片生產(chǎn)企業(yè)的封裝和模組裝配環(huán)節(jié)提供數(shù)據(jù)支撐，從而對下游企業(yè)實現(xiàn)芯片精細(xì)化分級利用與流轉(zhuǎn)追溯。

“我們打造從缺陷檢測到趨勢預(yù)測、參數(shù)調(diào)優(yōu)與自動閉環(huán)控制的智能質(zhì)量管理體系，全面賦能芯片生產(chǎn)的預(yù)測、分析、決策與執(zhí)行一體化升級?！鄙虺杀蚪榻B，從我國整個芯片產(chǎn)業(yè)鏈條來看，這將推動整個芯片制造行業(yè)智能化升級。

眼下，圣昊光電正與國內(nèi)外多所高校共建“光電芯片大模型聯(lián)合實驗室”，聚焦機(jī)器視覺、智能控制等方向，搶占技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)話語權(quán)。同時，他們也計劃打造全國首個光通信領(lǐng)域行業(yè)大模型，讓相近領(lǐng)域的企業(yè)都能享受到“人工智能+”帶來的美好前景。