一种新型的基于OCR技术的半导体生产自动化解决方案
马继山，张志胜
(东南大学机械工程学院，江苏 南京 211189)
摘要：提出了一种基于OCR技术的半导体封装测试生产自动化解决方案。通过二值化、字符分割、特征提取、模板匹配等方法获取机台设备屏幕参数，实现了Recipe的上传和下载、参数获取、设备状态实时监控、远程发送操作指令等。通过企业的实际应用表明，该方案在一定程度上提高了半导体封装测试的自动化生产水平。
关键词：光学字符识别；参数获取；远程控制；自动化生产；Recipe
中图分类号：TP311.1 文献标识码：A 文章编号：2095-509X(2019)05-0051-06

随着电子信息技术的快速发展，人们对半导体芯片的需求量与日俱增，这使得半导体行业进入了一个快速发展的时期。出于对生产成本、管理和效率等因素的考虑，越来越多的半导体厂商开始在生产中采用自动化生产解决方案，其中应用最广的是基于SECS/GEM通讯协议的解决方案。然而这种解决方案并不适用于所有的生产机型，多数旧式机台（完成半导体生产特定工序的设备）并不支持SECS/GEM通讯协议，即使可以改造，开发相应接口的成本也非常高，因此需要寻求一种更为通用的半导体生产自动化解决方案，以提高整个半导体封装测试行业的生产自动化水平。

1 方案提出
鉴于SECS/GEM通讯协议无法适用于所有机台的不足，本文提出了一种基于光学字符识别(optical character recognition,OCR)技术的新型半导体生产自动化解决方案，主要实现对半导体生产的实时状态监控、Recipe（配方）管理、机台报警管理、远程开关机、参数比对等功能。其中实时状态监控主要是通过实时获取机台状态信息和生产参数来监控机台生产状态。机台生产不同批次的料都需要选用不同的Recipe，每一个Recipe都定义了生产该批次料所必需的成百上千个生产参数。为了防止生产过程中出现用错Recipe或者Recipe参数异常，必须对机台Recipe进行上传、审批、升级和统一管理，升级完成的Recipe会根据制造执行系统(manufacturing execution system,MES)的请求自动下载到机台供生产使用。此外，在机台正式开机生产之前需要对当前Recipe参数进行校验核对，核对通过则远程发送开机指令控制机台生产，核对不通过或者机台出现异常报警则需要远程控制机台停机，以避免生产损失。整个半导体生产过程基本实现了自动化，不需要过多的人为参与。
整个自动化解决方案主要包括客户端、中央控制服务器和服务端3个子系统。其中客户端主要实现与机台交互，读取机台参数，发送指令控制机台动作；中央控制服务器主要通过发送指令组合给客户端实现Recipe上传和下载、参数核对、报警管理、远程开关机等，此外将数据通过中间件MQ(message queue)同步至服务端；服务端将同步过来的Recipe进行统一管理，由特定的ME(mechanical engineer)进行Recipe的审批、升级，升级后的Recipe可以通过MQ请求中央控制服务器下载到机台使用。

1.1 客户端
客户端的功能是通过OCR技术识别在屏幕上显示的所有参数，模拟点击屏幕上的按钮发送对应的控制指令。对客户端的操作包括学习、配置和运行。学习操作的目的是建立字符特征库、辨别不同的屏幕以及记录不同屏幕之间的切换路径。配置操作的目的是配置不同参数的坐标（屏幕名字，参数所在屏幕的位置）、配置控制指令发送的按钮位置（屏幕名字，按钮所在屏幕的位置）。运行操作的目的是与中央控制服务器连接并执行中央控制服务器发送的指令。

作者简介：马继山（1992—），男，硕士研究生，主要研究方向为机械电子工程及其自动化，220150274@seu.edu.cn.