Prototype implementation of signal processing unit on semiconductor wafer production machine

Result code in IS VaVaI

<a href="https://www.isvavai.cz/riv?ss=detail&h=RIV%2F49777513%3A23520%2F19%3A43958376" target="_blank" >RIV/49777513:23520/19:43958376 - isvavai.cz</a>

Result on the web

—

DOI - Digital Object Identifier

—

Result language

čeština

Original language name

Prototypová aplikace jednotky pro zpracování signálů na stroji pro výrobu polovodičů

Original language description

Pilotní aplikace v rámci projektu I-MECH (H2020-ECSEL-2016 GA 737453) byla definována nizozemskou firmou NEXPERIA. Jedná se o stroj pro vysokorychlostní zpracování tzv. waferů používaných především v rámci výroby polovodičových čipů. Stroj se vyznačuje složitou kinematickou architekturou a použitím většího počtu pohonů - lineární coreless motory, rotační servomotory s řemenovým nebo kuličnovým převodem - které slouží pro velmi přesné a zároveň velmi rychlé polohování waferu. Cílem nasazení námi vyvinuté jednotky pro zpracování signálů bylo společně s dalšími výsledky z projektu I-MECH zvýšení výkonnosti stroje, náhrada zastaraleného hardwarového řešení používaného v současnosti, a možnost nasazení moderních řídicích algoritmů. Předmětem tohoto výsledku je aplikace námi vyvinutého komplexního řešení pro zpracování signálů v úlohách řízení pohybu, které zahrnuje: Hardwarovou část - vývoj I/O karet pro připojení snímačů polohy s různými typy výstupu (analogový sin/cos, kvadraturní S0S90, digitální BiSS-C) a pro připojení dalších zařízení po rychlých digitálních linkách RS-422. FPGA část - funkcionalita realizovaná v logickém hradlovém poli (Field Programmable Gate Array), které realizuje komunikační rozhraní EtherCAT Slave Controller, ovladače vstupních rozhraní, uživatelské funkce realizované pomocí sady nástrojů Simulink HDL Coder, a datovou vrstvu pro flexibilní mapování procesních dat mezi pamětí EtherCAT, I/O a Simulink části. SW část - funcionalita realizované na ARM Cortex-A9 CPU s operačním systémem Linux s real-time rozšířením. Tato část poskytuje diagnostické rozhraní, funkce pro aktualizace firmware a softwarové funkce EtherCAT Slave vč. aplikačních protokolů CoE a FoE. V rámci poloprovozu bylo toto řešení ověřeno, bylo součástí plně funkčního řídicího systému pohybových funkcí stroje, a bylo prokázáno splnění očekávaných parametrů.

Czech name

Prototypová aplikace jednotky pro zpracování signálů na stroji pro výrobu polovodičů

Czech description

Pilotní aplikace v rámci projektu I-MECH (H2020-ECSEL-2016 GA 737453) byla definována nizozemskou firmou NEXPERIA. Jedná se o stroj pro vysokorychlostní zpracování tzv. waferů používaných především v rámci výroby polovodičových čipů. Stroj se vyznačuje složitou kinematickou architekturou a použitím většího počtu pohonů - lineární coreless motory, rotační servomotory s řemenovým nebo kuličnovým převodem - které slouží pro velmi přesné a zároveň velmi rychlé polohování waferu. Cílem nasazení námi vyvinuté jednotky pro zpracování signálů bylo společně s dalšími výsledky z projektu I-MECH zvýšení výkonnosti stroje, náhrada zastaraleného hardwarového řešení používaného v současnosti, a možnost nasazení moderních řídicích algoritmů. Předmětem tohoto výsledku je aplikace námi vyvinutého komplexního řešení pro zpracování signálů v úlohách řízení pohybu, které zahrnuje: Hardwarovou část - vývoj I/O karet pro připojení snímačů polohy s různými typy výstupu (analogový sin/cos, kvadraturní S0S90, digitální BiSS-C) a pro připojení dalších zařízení po rychlých digitálních linkách RS-422. FPGA část - funkcionalita realizovaná v logickém hradlovém poli (Field Programmable Gate Array), které realizuje komunikační rozhraní EtherCAT Slave Controller, ovladače vstupních rozhraní, uživatelské funkce realizované pomocí sady nástrojů Simulink HDL Coder, a datovou vrstvu pro flexibilní mapování procesních dat mezi pamětí EtherCAT, I/O a Simulink části. SW část - funcionalita realizované na ARM Cortex-A9 CPU s operačním systémem Linux s real-time rozšířením. Tato část poskytuje diagnostické rozhraní, funkce pro aktualizace firmware a softwarové funkce EtherCAT Slave vč. aplikačních protokolů CoE a FoE. V rámci poloprovozu bylo toto řešení ověřeno, bylo součástí plně funkčního řídicího systému pohybových funkcí stroje, a bylo prokázáno splnění očekávaných parametrů.

Type

Z_polop - Pilot plant

CEP classification

—

OECD FORD branch

20205 - Automation and control systems

Project

<a href="/en/project/8A17005" target="_blank" >8A17005: Intelligent Motion Control Platform for Smart Mechatronic Systems</a><br>

Continuities

P - Projekt vyzkumu a vyvoje financovany z verejnych zdroju (s odkazem do CEP)<br>I - Institucionalni podpora na dlouhodoby koncepcni rozvoj vyzkumne organizace

Publication year

2019

Confidentiality

S - Úplné a pravdivé údaje o projektu nepodléhají ochraně podle zvláštních právních předpisů

Internal product ID

imech-bb1-pilot2-app

Numerical identification

—

Technical parameters

Vyvinuté řešení HW jednotky pro zpracování signálů umožňuje modulárním způsobem připojení různých typů vstupních a výstupních elektrických signálů, zejména používaných v aplikacích pro řízení pohybu (snímače polohy sin/cos, S0S90, BiSS-C). Max. je možné osadit 6 ks karet s celkem několika desítkami vstupních kanálů /dle typu). Základem zařízení je čipová technologie SoC/FPGA s integrovanými funkcemi programovatelného hradlového pole a standardních procesorových jader ARM Cortex-A9. Pro FPGA část jsou k dispozici knihovny komponent pro obsluhu I/O rozhraní a komunikaci přes průmyslový protokol EtherCAT s časem cyklu min. 50 us (20 kHz). Pro uživatelské funkce zpracování dat v FPGA je k dispozici napojení na technologii Simulink HDL Coder. Bližší informace podá ing. Vlastimil Šetka, tel. 377 632 287, setka@kky.zcu.cz.

Economical parameters

Zvýšení produktivity výrobního stroje o 20%, snížení nákladů na část HW řídicího systému o 30%.

Application category by cost

—

Owner IČO

49777513

Owner name

Západočeská univerzita v Plzni

Owner country

CZ - CZECH REPUBLIC

Usage type

P - Využití výsledku jiným subjektem je v některých případech možné bez nabytí licence

Licence fee requirement

Z - Poskytovatel licence na výsledek nepožaduje v některých případech licenční poplatek

Web page

—