本发明专利技术公开了一种产品封装外观缺陷检测系统及方法。所述系统包括图像获取模块，采集被检测的产品封装外观图像；多层次并行处理架构，其包括：二维全并行处理单元阵列，包括多个像素处理单元，用于并行处理产品封装外观图像，对其进行低级图像处理；一维全并行行处理单元阵列，其包括多个行处理单元，用于并行处理经所述二维全并行处理单元阵列低级图像处理后的结果，对其进行中级图像处理；阵列控制器，其用于根据处理器的指令控制所述多层次并行处理架构执行相应的动作；处理器，其根据所述一维全并行行处理单元阵列的处理结果，判断待检测产品封装外观是否有缺陷。本发明专利技术利用以上提到的检测系统和方法，能够快速实现芯片封装外观缺陷的检测。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及芯片封装外观缺陷的检测和基于多层次并行处理架构的图像处理领域，尤其涉及一种基于多层次并行处理的快速芯片封装外观缺陷检测系统。
技术介绍
最终目检是半导体芯片生产的最后一个重要环节，通过目检，可以发现并去除芯片外观的缺陷，保证芯片外观完整的同时，也可以避免由芯片外观缺陷导致的芯片功能缺陷。目前大多数半导体芯片生产厂商都是采用人工来进行产品的最终目检，而人的主观性严重影响了检测的正确性。现有的自动化检测设备，一般都是基于计算机或者数字信号处理器进行检测，由于硬件的限制，检测的速度比较低，无法满足高速生产的要求。随着信息技术的快速发展，利用大规模高性能现场可编程门阵列(FPGA)，数字信号处理器(DSP)以及嵌入式处理器的硬件系统成为了研宄热点，然而受限于传统的构架体系，仍然很难在处理能力、功耗、实时等各方面达到平衡。
技术实现思路
(一 )要解决的技术问题针对以上问题，本专利技术提供了一种基于多层次并行处理的快速芯片封装外观缺陷检测系统，该系统通过设计的并行处理架构和与之相适应的缺陷检测算法，可以实现芯片封装外观缺陷的快速检测。( 二 )技术方案为了达到上述的目的，本专利技术提供了一种基于多层次并行处理的产品封装外观缺陷检测系统，其特征在于，该装置包括:图像获取模块，用于采集被检测的产品封装外观图像；多层次并行处理架构，其包括:二维全并行处理单元阵列:其包括多个像素处理单元，用于并行处理芯片封装外观图像，对其进行低级图像处理；一维全并行行处理单元阵列，其包括多个行处理单元，用于并行处理经所述二维全并行处理单元阵列低级图像处理后的结果，对其进行中级图像处理；阵列控制器，其用于根据处理器的指令控制所述多层次并行处理架构执行相应的动作；处理器，其根据所述一维全并行行处理单元阵列的处理结果，判断待检测芯片封装外观是否有缺陷。本专利技术还提供了一种利用上述产品封装外观缺陷检测系统进行产品外观缺陷检测的方法，其特征在于，包括:用于采集被检测的产品封装外观图像；并行处理产品封装外观图像，对其进行低级图像处理；并行处理经低级图像处理后的结果，对其进行中级图像处理；根据所述中级图像处理的处理结果，判断待检测产品封装外观是否有缺陷。(三)有益效果本专利技术提出的基于多层次并行处理的芯片封装外观缺陷快速检测系统，包括高速图像传感器101、镜头102、光源103、二维全并行处理单元(PE)阵列112、一维全并行处理单元(RP)阵列114、精简指令处理器119，以及实现芯片封装外观缺陷快速检测的高并行度算法。其中通过二维全并行处理单元(PE)阵列112完成图像的滤波、提取边缘等低级处理，通过一维全并行处理单元(RP)阵列114完成图像特征的提取，精简指令处理器119通过特征匹配做出缺陷检测的结果，同时精简指令处理器119对整个系统进行控制和管理。由于本专利技术基于二维全并行处理单元(PE)阵列112和一维全并行处理单元(RP)阵列114，可以快速完成图像的低级和中级处理，从而大大提高了缺陷检测的速度，其检测速度是现有检测设备的3倍以上。【附图说明】图1是本专利技术提出的基于多层次并行处理的快速芯片封装外观缺陷检测系统架构图；图2是本专利技术中二维全并行处理单元PE的实施例结构图；图3是本专利技术中一维全并行处理单元RP的实施例结构图；图4是本专利技术中基于多层次并行处理的快速芯片封装外观缺陷检测方法流程图；图5是本专利技术中二维全并行处理单元PE进行像素处理的过程示意图；图6(a)?(d)是本专利技术中缺陷检测效果示意图。【具体实施方式】为使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本专利技术作进一步的详细说明。如图1是本专利技术提出的基于多层次并行处理的快速芯片封装外观缺陷检测系统架构图，包括:图像获取模块10，该模块采集被检测的产品的清晰图像；以及多层次并行处理装置11，该装置根据所述图像获取模块10获取的产品图像，通过高速实现缺陷检测算法，完成产品外观缺陷的检测；可选地，所述产品可以是半导体芯片。上述方案中，所述图像获取模块10包括:高速图像传感器101，用于捕捉被检测产品的图像；镜头102，用于将检测产品放大并聚焦到图像传感器；光源103，用于均匀地照射被检测的产品；上述方案中，所述多层次并行处理装置11包括:图像输入模块111，用于存储所述图像获取模块10采集到的产品外观的整幅图像数据，并根据阵列控制器116中预先配置的起始行、起始列、采样间隔把所需部分图像数据传递到所述的二维全并行处理单元阵列112 ;二维全并行处理单元阵列112，用于接收图像输入模块111传送的图像数据，执行包括滤波、阈值分割、形态学处理、边缘提取等低级图像处理，并把处理后的图像数据传递给一维全并行处理单元阵列114 ;一维全并行处理单元阵列114，用于接收二维全并行处理单元阵列112的图像数据，执行求和、直方图统计等中级图像处理，并把进行了中级图像处理后的图像数据传递给精简指令处理器119;阵列控制器116，用于控制图像输入模块111输入相应的图像数据到二维全并行处理单元阵列112，并控制二维全并行处理单元阵列112进行低级图像处理和一维全并行处理单元阵列114进行中级图像处理；精简指令处理器119，用于接收一维全并行处理单元阵列114的图像特征数据，并通过特征匹配和识别做出缺陷检测判决，同时负责整个系统的时序和逻辑控制；片上总线117，用于将来自精简指令处理器119的读写控制信号和逻辑地址信息映射到其他各个总线从器件模块(如阵列控制器116、输入/输出模块118等)所需的选通使能信号和物理地址信息，以驱动从器件模块完成操作；输入/输出模块118，用于和外部PC进行数据交换；本专利技术基于这种多层次并行处理架构和检测要求，设计了相应的检测算法，首先利用二维全并行处理单元(PE)阵列实现待检测图像的预处理，再利用一维全并行处理单元(RP)阵列提取图像的特征，最后利用精简指令处理器匹配特征并做出检测判决，整个过程由于采用了大量的并行处理，所以速度远快于传统的检测设备。图1中的二维全并行处理单元(PE)阵列112包含了多个像素处理单元PE113。每个PE工作在单指令多数据(SIMD)模式下，接受相同的指令，执行相同的操作，但是操作的数据来自各个PE本地的存储器；每个PE能够完成适合全并行处理的局部图像操作，如滤波、边缘提取、增强等。每个PE的数据可以与其上、下、左、右的邻近单元进行交互传递，通过多次的邻近单元数据传递，每个PE可与任意位置的其他PE产生交互。每个PE能够完成I比特的求和、求反、逻辑与、逻辑或等操作，多比特的操作可以分解为上述I比特运算来实现。如在本实施例中设计了 64X64的PE阵列，要处理的图像是512X320，相对于40个64X64的图像块，所以在图像输入模块中提供了一个存储器，把一帧内的图像数据保存下来，PE阵列可以多次读取同一帧内的图像数据。为了提高速度，在进行某些算法时，可以对图像进行亚采样，同时，根据所要检测的缺陷项目，如果是盖带的缺陷，则定位到图像的上下边缘部分，如果是芯片的缺陷，则定位到图像的中间部分，从而找到图像中感兴趣的部分，只需对图像中感兴趣的部分进行缺陷检测，在保证检测精度的情况下，减小了计算量，缩短了本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种产品封装外观缺陷检测系统，其特征在于，该装置包括：图像获取模块，用于采集被检测的产品封装外观图像；多层次并行处理架构，其包括：二维全并行处理单元阵列，其包括多个像素处理单元，用于并行处理产品封装外观图像，对其进行低级图像处理；一维全并行行处理单元阵列，其包括多个行处理单元，用于并行处理经所述二维全并行处理单元阵列低级图像处理后的结果，对其进行中级图像处理；阵列控制器，其用于根据处理器的指令控制所述多层次并行处理架构执行相应的动作；处理器，其根据所述一维全并行行处理单元阵列的处理结果，判断待检测产品封装外观是否有缺陷。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：李搏，吴南健，刘剑，杨永兴，杨杰，
申请(专利权)人：中国科学院半导体研究所，
类型：发明
国别省市：北京;11
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