CN113554914A - 一种虚拟现实的半导体加工实训系统 - Google Patents
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Abstract
一种虚拟现实的半导体加工实训系统，包括虚拟现实设备端、服务端和客户端，受训人员通过所述虚拟现实设备端进入虚拟现实场景参与教学和培训，管理人员通过所述客户端进行教学和培训管理，服务端包括APP、云服务器、登录模块和教学资源模块，客户端包括：存储模块、考核模块、交互模块、编辑模块、数据传输模块、数据分析模块和高性能图形处理单元。本发明所述的虚拟现实的半导体加工实训系统，将最新的云技术融入到VR实训系统中，充分运用云技术强大的计算和图形渲染能力，减轻客户端的硬件配置，容纳更多的用户参与实训交互，并且提供高质量的图形显示以及流畅的用户交互体验，弥补实践教学条件的不足，突破了时空限制，实现教育资源共享。
Description
技术领域
本发明属于半导体加工教育技术领域，特别涉及一种虚拟现实的半导体加工实训系统。
背景技术
半导体器件完整的制备工艺是一个及其复杂的系统性工程，以目前苹果最复杂且强大的M1芯片为例，一颗芯片上集成了160亿个晶体管，从一粒粒“沙子”到一片高性能的芯片，往往要经过提纯、光刻、刻蚀、剥离、氧化、注入、减薄抛光、划片以及键合等工艺，其生产设备庞大而复杂，工艺环境要求严格，生产原料、试剂和高纯特种气体的供应有极高的标准。目前，我国严重依赖国外进口的芯片，虽然国内的半导体产业正在逐步打破国外技术封锁，但是离国际先进水平仍有不小的差距，尤其是在光刻技术方面缺乏人才和技术储备，相关的生产设备和教育资源也及其匮乏。
目前的半导体加工培训，通常首先在教室里通过文字、动画或者视频学习与光刻相关的基本原理、设备信息以及加工工艺的基本流程、操作步骤和与之相对应的注意事项等教学内容，然后进入实际的超净间内观看操作人员的全流程操作并听取教师的细致讲解，最后跟随操作人员一步一步的参与实际操作。
发明内容
发明目的：针对上述现有技术中存在的问题和不足，本发明的目的是提供一种虚拟现实的半导体加工实训系统，将最新的云技术融入到虚拟现实的实训系统中，充分运用云技术强大的计算和图形渲染能力，减轻客户端的硬件配置，容纳更多的用户参与实训交互，并且提供高质量的图形显示以及流畅的用户交互体验。
技术方案：本发明提供了一种虚拟现实的半导体加工实训系统，包括虚拟现实设备端、服务端和客户端，受训人员通过所述虚拟现实设备端进入虚拟现实场景参与教学和培训，管理人员通过所述客户端进行教学和培训管理，所述服务端包括APP、云服务器、登录模块和教学资源模块；APP，通过网络与所述虚拟现实设备端与所述的客户端连接，为受训人员提供更丰富的应用体验；云服务器，存储所述客户端分析处理后的用户数据，管理用户权限，提供强大的算力支持和图形渲染能力，减轻客户端的硬件配置，容纳更多的用户参与实训交互；登录模块，根据用户的个人信息从云服务器中获取用户的数据访问权限和管理权限，并将该权限发送至教学资源模块和客户端；教学资源模块用于向客户端提供教学资源；
所述客户端包括：存储模块、考核模块、交互模块、编辑模块、数据传输模块、数据分析模块和高性能图形处理单元；存储模块，管理和存储受训人员的交互和考核数据以及从服务端下载的教学资源；考核模块，调用存储模块中教学资源的项目资源包，用于检查实训人员的学习情况，考核实训人员是否掌握了理论知识与实践操作技能；交互模块，用于当用户触发预设的互动程序时，调用存储模块中相应的教学资源通过虚拟现实设备进行显示；编辑模块，所述编辑模块面向参与实践培训的管理人员，根据实际教学需求，对已经下载在存储模块的教学资源进行修改；数据传输模块，与所述存储模块、数据分析模块、考核模块、交互模块、登录模块、虚拟现实设备端连接，与服务端的云服务器和教学资源模块连接，建立存储模块、数据分析模块、考核模块、交互模块、登录模块与虚拟现实设备端上运行教学应用软件和云服务器以及教学资源模块之间信息传输通道；数据分析模块，根据云服务器提供的算法对受训人员所产生的交互及考核数据加以详细研究和概括总结从而提取有用信息和形成结论，给受训人员和管理人员提出相应的反馈和教学建议，以完善教学体验；高性能图形处理单元，对存储模块中课件资源中的虚拟现实场景和动画进行渲染，以减轻对可穿戴设备的性能需求，优化交互体验。若用户的虚拟现实设备端的设备性能较弱或者当前的性能达到多人同步交互的要求，则可以连接服务端的云服务器，借助云端强大的计算和图形渲染能力来达到教学要求。利用虚拟现实技术，构建半导体加工的虚拟场景以及不同的虚拟现实安全事故场景，借助最新的云计算能力，可实现单人或多人、不同场景下的安全应急演练的教学、实训和考核。
进一步的，上述的虚拟现实的半导体加工实训系统，所述虚拟现实端包括可穿戴设备、定位装置和VR手柄或数据手套。
进一步的，上述的虚拟现实的半导体加工实训系统，所述编辑模块会根据用户的权限，让具有编辑权限的管理人员直接调用存储模块中已经下载的教育资源进行编辑操作，所述的编辑操作包括：内容的删减、预设交互程序的调换和删减。
进一步的，上述的虚拟现实的半导体加工实训系统，所述存储模块用于将从服务端已下载的教学资源，配合高性能图形处理单元渲染之后在所述虚拟现实端的可穿戴设备上播放。
进一步的，上述的虚拟现实的半导体加工实训系统，所述教学资源模块提供教学用的课件资源，包括可供存储模块和云服务器调用的场景资源包和项目资源包。
进一步的，上述的虚拟现实的半导体加工实训系统，所述场景资源包包括根据超净间现场区域全景图像制作的虚拟场景，结合建模真实还原的超净间各区域以及各种生产设备模型。
进一步的，上述的虚拟现实的半导体加工实训系统，所述项目资源包包括工艺教学数据库和操作标准流程库，所述工艺教学数据库包含各种工艺的原理教学、工艺参数的选取及其可能得到的结果，所述标准操作流程库包含了每个教学和考核项目所有操作的标准流程。
进一步的，上述的虚拟现实的半导体加工实训系统，所述实训系统还包括学习模式和考核模式，所述学习模式为通过所述客户端学习从服务端下载的教学课件资源，所述考核模式为用户通过考核模块选择考核项目，在虚拟空间中自行操作，操作完成后通过与服务端教学资源模块中项目资源包所包含的标准操作流程库中的操作流程进行比较以判断是否采取了正确的操作，并给出相应的建议。
进一步的，上述的虚拟现实的半导体加工实训系统，在半导体加工领域中的应用。
上述技术方案可以看出，本发明具有如下有益效果：本发明所述的虚拟现实的半导体加工实训系统，将最新的云技术融入到VR实训系统中，充分运用云技术强大的计算和图形渲染能力，减轻客户端的硬件配置，容纳更多的用户参与实训交互，并且提供高质量的图形显示以及流畅的用户交互体验，弥补实践教学条件的不足，可进行操作复杂、费用高或周期长的实践教学，突破了时空限制，可实现反反复的无障碍的情景式实践教学，可方便的进行实践教学条件的更新和升级，易于开设新型教学实训项目，实现教育资源共享，若用户的虚拟现实设备端的设备性能较弱或者当前的性能达到多人同步交互的要求，则可以连接服务端的云服务器，借助云端强大的计算和图形渲染能力来达到教学要求，具有很高的推广价值。
附图说明
图1为本发明所述虚拟现实的半导体加工实训系统的框架图。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
实施例
如图1所示的虚拟现实的半导体加工实训系统，包括虚拟现实设备端、服务端和客户端，受训人员通过所述虚拟现实设备端进入虚拟现实场景参与教学和培训，管理人员通过所述客户端进行教学和培训管理，所述服务端包括APP、云服务器、登录模块和教学资源模块；APP，通过网络与所述虚拟现实设备端与所述的客户端连接，为受训人员提供更丰富的应用体验；云服务器，存储所述客户端分析处理后的用户数据，管理用户权限，提供强大的算力支持和图形渲染能力，减轻客户端的硬件配置，容纳更多的用户参与实训交互；登录模块，根据用户的个人信息从云服务器中获取用户的数据访问权限和管理权限，并将该权限发送至教学资源模块和客户端；教学资源模块用于向客户端提供教学资源；
所述客户端包括：存储模块、考核模块、交互模块、编辑模块、数据传输模块、数据分析模块和高性能图形处理单元；存储模块，管理和存储受训人员的交互和考核数据以及从服务端下载的教学资源；考核模块，调用存储模块中教学资源的项目资源包，用于检查实训人员的学习情况，考核实训人员是否掌握了理论知识与实践操作技能；交互模块，用于当用户触发预设的互动程序时，调用存储模块中相应的教学资源通过虚拟现实设备进行显示；编辑模块，所述编辑模块面向参与实践培训的管理人员，根据实际教学需求，对已经下载在存储模块的教学资源进行修改；数据传输模块，与所述存储模块、数据分析模块、考核模块、交互模块、登录模块、虚拟现实设备端连接，与服务端的云服务器和教学资源模块连接，建立存储模块、数据分析模块、考核模块、交互模块、登录模块与虚拟现实设备端上运行教学应用软件和云服务器以及教学资源模块之间信息传输通道；数据分析模块，根据云服务器提供的算法对受训人员所产生的交互及考核数据加以详细研究和概括总结从而提取有用信息和形成结论，给受训人员和管理人员提出相应的反馈和教学建议，以完善教学体验；高性能图形处理单元，对存储模块中课件资源中的虚拟现实场景和动画进行渲染，以减轻对可穿戴设备的性能需求，优化交互体验。
所述编辑模块会根据用户的权限，让具有编辑权限的管理人员直接调用存储模块中已经下载的教育资源进行编辑操作，所述的编辑操作包括：内容的删减、预设交互程序的调换和删减。所述存储模块用于将从服务端已下载的教学资源，配合高性能图形处理单元渲染之后在所述虚拟现实端的可穿戴设备上播放。
其中，所述教学资源模块提供教学用的课件资源，包括可供存储模块和云服务器调用的场景资源包和项目资源包。所述场景资源包包括根据超净间现场区域全景图像制作的虚拟场景，结合建模真实还原的超净间各区域以及各种生产设备模型。所述项目资源包包括工艺教学数据库和操作标准流程库，所述工艺教学数据库包含各种工艺的原理教学、工艺参数的选取及其可能得到的结果，所述标准操作流程库包含了每个教学和考核项目所有操作的标准流程。
所述实训系统还包括学习模式和考核模式，所述学习模式为通过所述客户端学习从服务端下载的教学课件资源，所述考核模式为用户通过考核模块选择考核项目，在虚拟空间中自行操作，操作完成后通过与服务端教学资源模块中项目资源包所包含的标准操作流程库中的操作流程进行比较以判断是否采取了正确的操作，并给出相应的建议。
为了增强体验及实训的真实性，本系统引入VR（虚拟现实）技术，将教学资源设置为VR设备可识别的格式，学生通过佩戴相应的可穿戴设备、定位装置和VR手柄或数据手套等虚拟现实端设备，即可体验身临加工现场的感觉，极大地增强了半导体加工教学及实训的现实感。
所述的虚拟现实的半导体加工实训系统在半导体加工领域中的应用，例如镀膜、封装、光刻、离子注入、刻蚀等半导体加工工艺。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进，这些改进也应视为本发明的保护范围。
Claims (9)
1.一种虚拟现实的半导体加工实训系统，包括虚拟现实设备端、服务端和客户端，受训人员通过所述虚拟现实设备端进入虚拟现实场景参与教学和培训，管理人员通过所述客户端进行教学和培训管理，其特征在于：所述服务端包括APP、云服务器、登录模块和教学资源模块；APP，通过网络与所述虚拟现实设备端与所述的客户端连接，为受训人员提供更丰富的应用体验；云服务器，存储所述客户端分析处理后的用户数据，管理用户权限，提供强大的算力支持和图形渲染能力，减轻客户端的硬件配置，容纳更多的用户参与实训交互；登录模块，根据用户的个人信息从云服务器中获取用户的数据访问权限和管理权限，并将该权限发送至教学资源模块和客户端；教学资源模块用于向客户端提供教学资源；
所述客户端包括：存储模块、考核模块、交互模块、编辑模块、数据传输模块、数据分析模块和高性能图形处理单元；存储模块，管理和存储受训人员的交互和考核数据以及从服务端下载的教学资源；考核模块，调用存储模块中教学资源的项目资源包，用于检查实训人员的学习情况，考核实训人员是否掌握了理论知识与实践操作技能；交互模块，用于当用户触发预设的互动程序时，调用存储模块中相应的教学资源通过虚拟现实设备进行显示；编辑模块，所述编辑模块面向参与实践培训的管理人员，根据实际教学需求，对已经下载在存储模块的教学资源进行修改；数据传输模块，与所述存储模块、数据分析模块、考核模块、交互模块、登录模块、虚拟现实设备端连接，与服务端的云服务器和教学资源模块连接，建立存储模块、数据分析模块、考核模块、交互模块、登录模块与虚拟现实设备端上运行教学应用软件和云服务器以及教学资源模块之间信息传输通道；数据分析模块，根据云服务器提供的算法对受训人员所产生的交互及考核数据加以详细研究和概括总结从而提取有用信息和形成结论，给受训人员和管理人员提出相应的反馈和教学建议，以完善教学体验；高性能图形处理单元，对存储模块中课件资源中的虚拟现实场景和动画进行渲染，以减轻对可穿戴设备的性能需求，优化交互体验。
2.根据权利要求1所述的虚拟现实的半导体加工实训系统，其特征在于：所述虚拟现实端包括可穿戴设备、定位装置和VR手柄或数据手套。
3.根据权利要求1所述的虚拟现实的半导体加工实训系统，其特征在于：所述编辑模块会根据用户的权限，让具有编辑权限的管理人员直接调用存储模块中已经下载的教育资源进行编辑操作，所述的编辑操作包括：内容的删减、预设交互程序的调换和删减。
4.根据权利要求3所述的虚拟现实的半导体加工实训系统，其特征在于：所述存储模块用于将从服务端已下载的教学资源，配合高性能图形处理单元渲染之后在所述虚拟现实端的可穿戴设备上播放。
5.根据权利要求1所述的虚拟现实的半导体加工实训系统，其特征在于：所述教学资源模块提供教学用的课件资源，包括可供存储模块和云服务器调用的场景资源包和项目资源包。
6.根据权利要求5所述的虚拟现实的半导体加工实训系统，其特征在于：所述场景资源包包括根据超净间现场区域全景图像制作的虚拟场景，结合建模真实还原的超净间各区域以及各种生产设备模型。
7.根据权利要求5所述的虚拟现实的半导体加工实训系统，其特征在于：所述项目资源包包括工艺教学数据库和操作标准流程库，所述工艺教学数据库包含各种工艺的原理教学、工艺参数的选取及其可能得到的结果，所述标准操作流程库包含了每个教学和考核项目所有操作的标准流程。
8.根据权利要求1所述的虚拟现实的半导体加工实训系统，其特征在于：所述实训系统还包括学习模式和考核模式，所述学习模式为通过所述客户端学习从服务端下载的教学课件资源，所述考核模式为用户通过考核模块选择考核项目，在虚拟空间中自行操作，操作完成后通过与服务端教学资源模块中项目资源包所包含的标准操作流程库中的操作流程进行比较以判断是否采取了正确的操作，并给出相应的建议。
9.根据权利要求1-8中任一项所述的虚拟现实的半导体加工实训系统在半导体加工领域中的应用。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
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| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication | ||
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Application publication date: 20211026 |