与普通工业自动化工控机相比，半导体检测专用工控机的核心优势的是：“实时同步精度达微秒级、洁净室无干扰设计、AI 算力集成、SEMI 标准合规” 。上海祁鸣工控根据半导体检测行业客户需求多款高性能视觉检测工控机。

半导体检测设备是半导体制造（晶圆加工、封装测试、成品验证）的核心环节，其检测精度需达到微米 / 纳米级、运行需7×24 小时不间断、数据需高安全可追溯，且需适配洁净室、高频电磁干扰等特殊环境。因此，其配套工控机作为 “控制中枢”，要求远高于普通工业自动化场景，核心围绕高精度同步、高可靠性、强数据处理、环境适配、合规安全五大核心维度，具体要求如下：

一、核心要求：高精度与实时同步（检测精度的核心保障）

半导体检测（如晶圆缺陷检测、探针台测试、封装尺寸测量）需实现 “传感器采集 - 数据处理 - 执行机构响应” 的闭环控制，误差需控制在微秒级，因此工控机需满足：

1. 实时性与低延迟

必须搭载实时操作系统（RTOS） 或支持实时扩展的系统（如 VxWorks、QNX、Linux RT-Preempt），避免通用系统（Windows）的任务调度延迟，确保控制指令响应时间≤1ms。

处理器需优先选择多核高性能工业级 CPU（如英特尔 Xeon E-2300 系列、酷睿 i7/i9 工业级，或 AMD Ryzen Embedded V3000），单核心主频≥3.0GHz，支持硬件级任务隔离，避免数据处理与控制任务冲突。

2. 高速总线与同步能力

支持PCIe 4.0/5.0、PXIe、LXI 等高速总线，用于连接激光干涉仪、高分辨率相机（≥2000 万像素）、原子力显微镜等设备，数据传输速率≥32Gbps，无卡顿丢包。

具备硬件同步时钟（PTP IEEE 1588 v2） ，支持多设备（如多相机、多探针）的时间同步精度≤100ns，确保多维度检测数据的时空一致性（如晶圆 X/Y 轴定位与缺陷图像采集同步）。

可选配FPGA 扩展卡，实现自定义控制逻辑（如探针接触压力反馈、缺陷快速识别），进一步降低延迟（≤500μs）。

3. 高精度 I/O 控制

模拟量输入 / 输出（AI/AO）分辨率≥16 位，误差≤±0.01%，用于采集传感器的微小信号（如探针电流、激光反射强度）。

数字量 I/O 支持高速脉冲输出（≥1MHz），用于控制伺服电机、步进电机的精准定位（如晶圆台移动精度 ±0.1μm）。

二、关键要求：高可靠性与稳定性（24/7 不间断运行底线）

半导体生产线停机 1 小时损失可达数十万元，检测设备需全年无故障运行，工控机需满足：

1. 无风扇 + 密封设计

采用全被动散热（无风扇、无机械硬盘） ，避免风扇积尘污染洁净室（Class 100/1000），同时消除机械故障点（风扇寿命通常仅 3-5 万小时）。

机身密封等级≥IP54，防止洁净室气流中的微小颗粒进入主板，影响电子元件寿命。

2. 长寿命与低故障率

核心元器件（CPU、内存、电容）需选用工业级宽温型号（工作温度 - 20℃~60℃），避免商用元器件在长期高温 / 低温环境下失效。

平均无故障时间（MTBF）≥10 万小时（约 11.5 年），支持 “热插拔冗余” 设计（如双网口、双 NVMe SSD RAID 1），防止单点故障导致停机。

3. 抗干扰能力

电磁兼容性（EMC）需符合 EN 55032 Class B、FCC Part 15 标准，具备金属屏蔽机箱，抵御车间高频设备（如射频电源、光刻机）的电磁干扰（EMI），避免控制信号失真。

支持宽电压输入（12V~24V DC） ，适应工业电源波动（±10%），具备过压、过流、短路保护。

三、核心能力：强数据处理与存储（海量检测数据的支撑）

半导体检测会产生海量高维度数据（如晶圆缺陷图像、电性能测试数据），单块 300mm 晶圆的缺陷检测数据量可达数十 GB，工控机需满足：

1. 算力升级（含 AI 加速）

基础算力：CPU 核心数≥8 核，缓存≥16MB，支持 AVX-512 指令集，快速处理图像降噪、缺陷分割等算法。

AI 加速：高端检测设备（如 AI 视觉缺陷检测）需搭载GPU/NPU/AI 加速卡（如 NVIDIA Jetson AGX Orin、Intel Movidius、AMD Radeon Pro），算力≥100 TOPS，支持 TensorFlow/PyTorch 框架，实现缺陷实时分类（识别速度≥1000 个 / 秒）。

2. 高速安全存储

存储架构：采用 “NVMe SSD（高速缓存）+ SATA SSD（数据存储）” 组合，NVMe SSD 读写速度≥3000MB/s，满足高分辨率图像的实时存储需求。

存储容量：系统盘≥512GB，数据盘≥2TB，支持 RAID 0/1/5，确保数据不丢失。

数据安全：支持TPM 2.0 加密、AES-256 数据加密，防止检测数据（如芯片设计参数、缺陷分布）泄露；支持数据日志审计，满足半导体行业 “全程可追溯” 要求。

四、接口要求：丰富兼容性与工业互联（多设备协同）

半导体检测设备需连接探针台、传感器、相机、条码扫描器、MES 系统等多类设备，工控机需具备 “全接口 + 多协议兼容” 能力：

1. 核心接口配置

接口类型 规格要求 应用场景

网络接口 2 个以上千兆 / 万兆网口（支持 EtherCAT、PROFINET、Modbus TCP） 连接 MES 系统、远程监控、多设备协同

USB 接口 4 个以上 USB 3.2 Gen2（10Gbps），支持 USB-C 连接高分辨率相机、条码扫描器、U 盘

串口 2-4 个 RS232/485（支持硬件流控） 连接探针台、温湿度传感器等传统设备

显示接口 DisplayPort 1.4/HDMI 2.1（支持 4K 多屏显示） 同步显示检测图像、参数面板、缺陷分布地图

扩展接口 2-4 个 PCIe 4.0 插槽、M.2 Key B/M 扩展 AI 加速卡、采集卡、无线模块（Wi-Fi 6/5G）

2. 工业协议兼容

支持工业以太网协议：EtherCAT（运动控制同步）、PROFINET（车间设备互联）、EtherNet/IP（美国市场主流）。

支持 MES 系统对接协议：OPC UA、REST API，实现检测数据实时上传至生产管理系统，满足 “智能制造” 数据闭环需求。