先梳理埃斯顿适配半导体洁净 / 真空场景的四层防撞软件体系（E-Motion 控制器标配，覆盖晶圆前道、封装测试、半导体显示、IC 精密装配四大场景）：

1. 动力学碰撞检测 Collision Detect（整机标配免费）自研能量偏差观测器算法，依托伺服电流 / 扭矩实时监测，支持 5~50N 分段可调灵敏度，碰撞自动回退泄压；真空晶圆机型优化低负载微冲击识别，区分晶圆贴合与硬撞击，适配超薄硅片防护。

2. 3D 安全区域 SafeZone（功能安全选件，PLd/SIL2）支持整机连杆 OBB 包围盒轮廓检测（不止 TCP 单点），分层设置减速预警区 / 禁止停机区，支持动态 IO 切换边界；真空腔室、载片台、探针台设置立体禁区，杜绝腔体内剐蹭污染。

3. ESTUN Offline 离线仿真全域干涉检测数字孪生导入真空腔体、晶圆盒、探针台、多机器人模型，OBB 包围盒预校验，自定义 0.2~2mm 安全余量，提前消除 90% 腔室干涉，适配半导体狭小密闭工位。

4. ER-VC 真空洁净机械手专属防撞算法针对真空密闭腔体优化分层碰撞校验，分段自适应阈值，规避晶圆碎裂、腔体颗粒污染；搭配 SECS/GEM 产线联动，碰撞报警上传 MES 锁止机台，防止不良流转。

5. S3 协作机器人内置扭矩传感防撞封装测试人机共线工位专用，无围栏柔性轻触停机，冲击力≤15N，适配人工换盒、抽检协同作业。

案例 1：长江存储 12 英寸存储晶圆真空搬运工作站（前道刻蚀腔体传输）

工况背景

武汉长江存储二期，398 台ER-VC12 真空洁净机械手，负责 12 英寸 3D NAND 晶圆在刻蚀、薄膜沉积真空腔之间自动转运；腔体内部空间极度狭小，晶圆厚度仅 0.7mm，脆性极高；一旦碰撞碎裂会产生硅颗粒，整腔腔体报废、真空腔体维修成本超百万，产线停机损失巨大。

防撞软件分层落地配置

1. Offline 离线仿真前置防撞完整导入真空腔体、载片台、机械臂、晶圆盒 3D 模型，启用 OBB 定向包围盒全域碰撞检测，设置 0.5mm 安全间隙；批量优化进出腔轨迹，抬升、伸缩、旋转分段避障，新机调试无真机撞腔。

2. ER-VC 真空定制 Collision Detect 微冲击检测分三段动态阈值：

• 腔外快速移动：高灵敏度（8N），轻微剐蹭立刻停机；

• 腔体入口过渡：中等阈值，缓冲进出腔冲击；

• 载片台贴合取放：低阈值，区分吸盘贴合压力与撞击，杜绝频繁误报警；碰撞触发后机器人缓慢回退 10mm 释放应力，无硬挤压碎裂晶圆。

3. SafeZone 真空腔体专属立体禁区腔体内部、载片台边缘设置STO 强制停机禁区，机械臂任意连杆、晶圆触达边界立即切断伺服；腔体入口设置减速预警区，TCP 限速≤150mm/s，降低高速撞击风险。

4. 产线联动：碰撞报警通过 SECS/GEM 上传 MES，自动锁止腔体阀门，禁止下一片晶圆流入。

落地改善效果

1. 晶圆碎裂不良率从 0.09% 降至 0.005%，单项目每年减少晶圆损耗超千万元；

2. 真空腔体碰撞维修事故全年 0 起，规避腔体开盖、抽真空高额停机成本；

3. 新机型工艺换型调试周期缩短 65%，无需占用真空腔体真机试机。

案例 2：合肥晶合集成 8 英寸晶圆封装探针测试双机协同工位

工况概述

两台ER10 洁净六轴机器人并行完成 8 英寸晶圆从 FOUP 晶圆盒取出、探针台电性测试、回收料盒转运；两台机器人运动轨迹交叉，探针台探针针尖极细（微米级），轻微碰撞直接断针；晶圆盒、探针台定位治具精密，工位为 Class1 洁净车间，禁止任何碎屑污染。

防撞软件组合方案

1. SafeZone 多机器人互锁防撞两台机器人交叉重叠运动区域设置共享 3D 禁区，机器人进入区域输出占用安全 IO，另一台自动暂停等待；探针台探针区域划定永久停机禁区，整机轮廓实时监控，杜绝机械臂侧面撞击探针。

2. Collision Detect 分段灵敏度控制抓取晶圆、靠近探针台阶段开启最高灵敏度；晶圆平稳放置阶段降低阈值，平衡工艺贴合与防撞；碰撞自动抬升 Z 轴，避免晶圆碾压探针。

3. 离线仿真双机同步时序校验：提前规划两台机器人无干涉运动逻辑，消除交叉碰撞隐患。

核心收益

• 探针断针损耗每月下降 82%，探针耗材成本大幅降低；

• 双机器人互撞故障清零，洁净车间颗粒物污染故障下降 90%。

案例 3：国内头部封测厂 6/8 英寸 IC 封装人机协同检测工位（S3 协作机器人）

工况

埃斯顿 S3-60 洁净协作机器人，无实体安全围栏，工人同步更换 FOUP 晶圆盒、人工抽检晶圆；封装后的超薄芯片晶粒裸露，受力超过 20N 即崩损；车间洁净等级 Class4，传统金属护栏会占用大量洁净空间。

协作机型原生防撞软件配置

1. 内置双源扭矩碰撞检测（电流 + 关节扭矩传感）触发力阈值 5N，响应≤50ms，人机轻微触碰轻柔停机，最大冲击力≤15N，符合 ISO13849 PLd 安全标准；碰撞后可直接拖拽机器人复位，无需断电重启真空吸盘。

2. SafeZone 分层人机防撞区

• 外层人员通道：减速预警区，TCP 限速≤250mm/s；

• 内层晶圆测试区：停机禁区，人员闯入立即切断动力；

3. 叠加 Collision Detect 兜底防护，晶圆偏移顶紧瞬间抬升吸盘。

应用价值

1. 取消整套洁净安全护栏、激光扫描仪，洁净车间占地缩减 33%；

2. 芯片晶粒磕碰报废完全清零，人机安全事故全年 0 起；

3. 人工换盒无需等待安全门开关，工位整体节拍提升 25%。

案例 4：京东方 OLED 半导体显示黄光制程玻璃基板搬运工作站

工况背景

京东方柔性 OLED 黄光曝光线（Class4 洁净车间），百余台埃斯顿 ER12 洁净机器人搬运 0.3mm 超薄 OLED 玻璃基板；基板表面镀膜精密，任何划痕、压痕直接导致屏幕报废；工位集成曝光机、除尘风刀、CCD 对位相机，设备密集、空间狭窄。

防撞软件落地方案

1. Offline 离线仿真完整全域建模导入超薄玻璃、曝光机腔体、相机、风刀完整模型，设置 0.2mm 超细安全余量，自动优化抬刀高度、抓取姿态，提前规避吸盘剐蹭镀膜。

2. Collision Detect 超薄工件专用参数全程高灵敏度，吸盘轻微偏移剐蹭玻璃瞬间停机回退；区分真空吸附拉力与撞击力，大幅降低镀膜划伤不良。

3. SafeZone 立体禁区包围曝光机腔体、相机镜头，限制机器人高速靠近精密光学器件。

改善数据

OLED 基板外观划伤不良率从 2.5% 降至 0.12%，光学相机撞击损坏频次下降 75%。

案例 5：功率半导体 IGBT 芯片塑封上下料洁净工位

工况

ER8 洁净 SCARA 机器人完成 IGBT 晶圆切割后芯片塑封搬运，芯片厚度＜0.15mm，边角极易崩裂；塑封模具型腔狭小，模具单套造价超 8 万，撞击会造成模具变形报废。

防撞软件配置

1. 轴软限位 + SafeZone 模具内部禁止区双重约束，杜绝 Z 轴下压扎模；

2. Collision Detect Z 轴垂直运动灵敏度专项优化，下压微小冲击快速识别；

3. 离线仿真提前校验模具型腔内部运动轨迹，规避芯片边角剐蹭模具内壁。

落地效果

模具撞击维修全年仅 1 次，IGBT 芯片崩边报废率下降 93%。

埃斯顿防撞软件适配半导体行业差异化核心特点

1. 真空腔体专属防撞算法，国产独有适配ER-VC 真空机械手定制分层 OBB 包围盒检测，针对密闭狭小真空腔优化低负载微冲击识别，解决进口品牌通用算法误报警多、晶圆保护不足痛点，适配存储、晶圆前道真空工艺。

2. 洁净场景轻量化分层防护，成本友好Collision Detect、基础 SafeZone、离线仿真全部控制器标配免费；仅人机协同、出口合规产线选配高级功能安全，中小封测厂低成本落地防撞。

3. 整机轮廓 3D 检测，不止 TCP 单点SafeZone 支持机械臂连杆、晶圆、吸盘完整包围盒监控，解决半导体工位设备密集、侧面碰撞漏检问题，适配探针台、曝光机精密光学设备防护。

4. SECS/GEM 半导体产线原生联动碰撞报警、冲击扭矩数据自动上传 MES，碰撞后自动锁止腔体 / 载台，防止破损晶圆流入下道工序，满足半导体工厂全自动 FAB 管控要求。

5. 超薄易碎工件算法优化针对晶圆、OLED 玻璃基板优化动力学观测器，精准区分正常吸附贴合力与异常撞击力，相比通用工业机器人，误停机频次降低 60% 以上。

埃斯顿防撞软件半导体场景分工对照表

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