在先進封裝製程中，傳統靜態 AOI 已無法應對 CoWoS、Flip Chip、Wire Bonding 等動態製程的瞬間異常——毫秒級的壓合偏移、微秒級的弧線崩塌，靠人工目視或傳統機器視覺根本看不見。結合 AI 推論與高速攝影機，才能真正實現製程異常的即時捕捉與自動辨識。
傳統機器視覺的瓶頸
標準工業相機的幀率通常落在 30–200 fps，對多數靜態外觀檢測足夠，但半導體前段製程與先進封裝中，許多異常本質上是「動態事件」：
- Wire Bonding 尾線（tail wire）斷裂或殘留：弧線成形僅需 2–5 毫秒，標準相機無法擷取完整動態序列，尾線是否正常切斷完全無從判斷。
- TCB（Thermocompression Bonding）壓合偏移：晶片在高溫高壓瞬間發生橫向位移，位移量可能僅數微米，但速度極快，事後靜態 AOI 只能看到位移結果，找不到根因。
- 晶圓切割碎屑飛濺：切割瞬間碎屑軌跡對製程參數最佳化至關重要，卻完全超出傳統相機的時間解析度。
靜態 AOI 的另一個根本限制是「事後檢測」：產品完成製程後才進行外觀比對，異常只能被發現，無法被預防。AI 高速攝影的目標是將偵測點前移至製程中，實現真正的 in-process quality control。
AI 與高速攝影的結合方式
現代半導體 AI 視覺系統的架構通常由三個層次組成：
觸發層（Trigger Layer）：高速攝影機以 1,000–40,000 fps 待機，接收來自製程設備（打線機、壓合機、切割機）的 TTL 或 EtherCAT 觸發訊號，精確擷取目標製程的時間窗口，避免浪費儲存資源在無效幀上。
推論層（Inference Layer）：擷取的高速影像送入 GPU 推論節點，使用 YOLOv8、CNN 分類器或 Transformer-based 異常偵測模型。10,000 fps 以上的拍攝通常採非同步架構：先高速儲存至機載 RAM，事件結束後批次推論，並在下一製程週期前完成判斷。
回饋層（Feedback Layer）：推論結果透過 OPC-UA 或 Modbus 回傳製程設備，實現 closed-loop 自動補償（如打線張力即時調整），或觸發 NG 品自動分揀。
應用場景與建議幀率
| 應用場景 | 建議幀率 | 關鍵偵測目標 | 建議機型 |
|---|---|---|---|
| 晶圓缺陷偵測（切割 / 研磨） | 1,000–5,000 fps | 崩角、碎屑軌跡、刀輪磨耗 | AOS L-PRI（3,530 fps 全解析） |
| Wire Bonding 尾線偵測 | 3,000–10,000 fps | 尾線殘留、弧線崩塌、短路風險 | DITECT HAS-D71（8,000 fps @ VGA） |
| CoWoS TCB 熱壓合 | 10,000 fps+ | 橫向位移、壓合均勻性、焊料溢出 | DITECT HAS-EX（40,000 fps 全解析） |
| Flip Chip 對準檢測 | 1,000–3,000 fps | 錫球對位偏移、助焊劑殘留 | AOS L-PRI 或 Mega Speed MS180K V2 |
| 封裝外觀最終目視 | 200–500 fps | Mold 表面瑕疵、標記模糊、引腳變形 | Mega Speed MS180K V2 |
系統整合建議
觸發架構：建議採用硬體 TTL 觸發而非軟體觸發，確保觸發延遲低於 1 μs。打線機、壓合機通常提供 I/O 觸發接點，可直接接至相機外部觸發端子。若製程設備觸發訊號電壓不符，需加裝光耦隔離器（opto-isolator）避免訊號干擾或接地迴路問題。
資料傳輸速率：10,000 fps × 1 MP 解析度 × 10-bit 灰階約等於 10 GB/s 原始資料速率，遠超 USB 3.0 或 GigE 上限。高速拍攝段需仰賴相機機載 RAM（DITECT HAS-EX 配備高容量 DRAM 緩衝），事件結束後再以 10GbE 或 CameraLink HS 傳至伺服器。設計儲存架構時，須計算單次事件錄製容量（幀率 × 錄製秒數 × 每幀 byte 數），並預留至少 3 倍餘量。
GPU 推論節點：YOLOv8-nano 在 NVIDIA RTX 4070 上的推論延遲約 3–8 ms／幀，對 200 fps 以下的非同步批次推論已足夠。若需 in-line 即時推論（在製程週期內完成判斷），建議評估 NVIDIA Jetson Orin 或 A2000／A4000 工業級 GPU，並以 TensorRT 進行模型加速。
常見問題 FAQ
AI 高速攝影與傳統 AOI 最大的差異是什麼？
傳統 AOI 是靜態事後比對，在製程完成後拍攝成品外觀，只能找出「已發生」的瑕疵，無法告訴你瑕疵在製程哪個時間點產生。AI 高速攝影是 in-process 動態擷取，可以把 Wire Bonding 弧線成形的 3 毫秒全程記錄下來，再透過 YOLOv8 等模型定位異常發生的確切幀，協助製程工程師找到根因並調整參數，而非僅僅「挑出 NG 品」。
幀率愈高愈好嗎？推論速度會成為瓶頸嗎？
幀率需與製程事件持續時間及異常特徵尺度匹配。Wire Bonding 弧線成形約 2–5 ms，3,000 fps 可得 6–15 幀，已足夠進行弧線形態分析。盲目追求 40,000 fps 反而帶來儲存與推論壓力。推論速度在非同步架構下通常不是瓶頸，關鍵是事件窗口結束到下一個製程週期開始之間，是否有足夠時間完成推論。
高速攝影產生的資料量驚人，儲存架構怎麼設計？
關鍵是「只存有效事件」：利用觸發訊號精確控制錄製時間窗口（例如只錄 50 ms），而非持續錄影。DITECT HAS-EX 配備大容量機載 DRAM，可先暫存事件影像，事後再以 10GbE 傳至 NAS 或伺服器。建議搭配事件索引資料庫（SQLite 或 PostgreSQL），讓工程師可依日期、製程站別、NG 類別快速篩選調閱。
東茂代理的品牌，半導體應用該如何選型？
AOS L-PRI（3,530 fps 全解析）適合晶圓切割、研磨、Flip Chip 對準等需要高解析但幀率不必極端的場景；DITECT HAS-D71（8,000 fps @ VGA）適合 Wire Bonding 等需 3,000–10,000 fps 的動態製程分析；DITECT HAS-EX（全解析 40,000 fps）適合 CoWoS TCB 壓合等極高速事件；Mega Speed MS180K V2 則在封裝外觀、模組組裝等中速場景提供高性價比選擇。
東茂有提供 AI 視覺系統整合服務嗎？
東茂的核心業務是高速攝影機代理與應用顧問，提供相機選型、觸發架構設計、光源搭配建議，以及與客戶 AI 團隊或系統整合商的技術對接支援。若客戶需要從相機到 GPU 推論節點的完整交鑰匙方案，東茂可協助介紹合適的 SI 合作夥伴，確保相機選型與 AI 模型需求相符。
有試拍服務嗎？如何安排？
東茂提供到廠試拍服務，攜帶 AOS L-PRI 或 DITECT HAS-D71 等機型前往客戶產線，針對指定製程進行現場拍攝與影像分析評估。試拍不收費，但需要客戶提供至少半天的機台時間，並事先確認光源環境與觸發訊號的可接取性。請來電 04-8862-1099 或 Email alex@dongmao.com.tw 說明製程類型，工程師會先完成方案評估，再確認試拍時間安排。
諮詢半導體高速攝影方案
東茂儀器科技代理 AOS（瑞士）、DITECT（日本）、Mega Speed（加拿大）高速攝影機，提供半導體製程選型建議與到廠試拍服務。請描述您的製程類型與目前遭遇的問題，工程師將協助評估最適方案。
電話：04-8862-1099 ｜ Email：alex@dongmao.com.tw
作者：陳聖鑫 Alex Chen
東茂儀器科技有限公司｜業務窗口
10 年高速攝影機產業經驗，代理 AOS Technologies（瑞士）、SinceVision SSZN（中國）、DITECT（日本）、Mega Speed（加拿大）四大品牌，服務台灣半導體、汽車測試、學術研究客戶。