假设光刻机在运行中收到一条过温信号，控制软件能及时识别异常吗？系统会按预定流程进入保护状态吗？工程师可以在电脑里模拟这条信号，让实际使用的控制软件处理它。调整信号出现的时机，还能观察设备处于不同工作状态时，软件会作出怎样的响应。
芯片市场增长的同时，制造设备投入也在扩大。美国半导体行业协会（SIA）数据显示，2026 年第三季度，全球半导体销售额达 5,177 亿美元，环比增长 24.1%①。设备端，SEMI 公布的数据显示，2026 年第二季度全球半导体设备账单额达 405.3 亿美元，同比增长 23%②。SEMI 将这轮增长与 AI 基础设施建设带动的制造投入联系起来。
光刻机的精密运动，
为什么需要实时操作系统？
在一次扫描曝光中，掩模台与承载晶圆的工件台沿相反方向同步运动。工件台每完成一个控制周期，软件都要读取位置反馈，根据偏差更新驱动指令。对于这种持续运行的控制回路，响应时间的波动也会影响两者的同步。
图源于豆包AI
风河开物 RTOS 的作用，是让关键控制任务的响应时间可预测。当设备同时处理运动控制和其他任务时，基于优先级的抢占式调度允许关键任务优先获得处理器资源。研发团队由此可以围绕既定的控制周期设计软件，并评估关键任务能否按时完成。
实时控制解决了单个控制节点如何按时执行的问题。到了整机联调，工程师还要看主控发出的指令能否被正确执行，以及各节点返回的状态能否推动设备进入下一步。风河在光刻设备项目中引入 Simics，将这部分验证放到虚拟台架上进行。
光刻机的控制软件，
怎样在虚拟台架上协同运行？
晶圆进入曝光工位之前，光刻机要先找到晶圆上的对准标记，确定图形应该落在什么位置。主控软件负责安排测量流程，实时控制节点则需要与传感器配合。到了系统联调阶段，工程师要确认主控指令能否正确下发，以及测量结果返回后，系统能否按预定流程继续执行。
翻开风河的案例，我们能发现，Simics 按量产设备的硬件构型模拟控制机架及其内部网络，并接入对准传感器模型。工程师在虚拟台架上同时启动 Linux 主控主机和运行风河开物 RTOS 的实时控制机架，让实际使用的控制软件沿用真机接口运行。风河开物 RTOS 为关键控制任务提供可预测的运行环境，Simics 则让团队在实体台架准备期间，就能检查这些任务与主控流程能否协同。
在 EUV 光源案例中，验证范围进一步延伸到两个系统之间。工程师在 Simics 中运行真实版本的光源控制软件，依次启动锡滴与激光等子系统，检查光源能否从初始化进入服务状态。光源侧的虚拟台架还与扫描机仿真环境相连，团队由此可以验证两者之间的曝光接口。
为什么要在测试里主动制造故障？
正常流程跑通之后，工程师还需要确认系统遇到异常时会怎样反应。以开头的过温信号为例，团队可以在虚拟台架上选定信号出现的时刻，检查控制软件能否识别异常，以及安全联锁是否按设计触发。
通过保存系统状态，工程师可以让不同的测试用例从同一个起点运行。这样一来，原本难以在真机上反复触发的异常，可以成为可重复执行的测试用例。团队既可以在问题出现时复现和定位，也可以把这些用例纳入自动化回归测试，在软件版本更新后持续检查相关功能。
11 月 26 日，风河将拆解光刻设备的控制与验证实践
把虚拟台架引入实际项目，研发团队需要确定哪些硬件行为值得建模，以及哪些测试可以在真机联调前开展。这些取舍也与设备的实时控制要求有关。工件台伺服与曝光同步对响应时序有什么要求？控制架构确定后，又该怎样规划软件验证？
2026 年 11 月 26 日14:00-15:00，风河将举办「顶级光刻机研制背后的软件力量：高实时控制＋虚拟台架验证」线上技术研讨会。行业专家、风河开物系统架构师李景瑞将从半导体设备的硬实时需求讲起，介绍风河开物 RTOS 如何支撑关键控制任务，并结合扫描式光刻机和 EUV 光源案例，解析真实控制软件如何接入 Simics 虚拟台架。
研讨会还将围绕故障注入与检查点恢复，分享如何复现异常并组织并行测试，帮助研发团队把一次联调中发现的问题转化为后续版本可以持续验证的用例。
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与风河探讨光刻设备的实时控制与虚拟验证
让半导体设备创新建立
在可验证的软件基础上
先进制程持续演进，对半导体设备的精密控制提出了更高要求。一台设备从样机走向量产，需要把研发阶段实现的控制精度转化为产线上的稳定表现。控制软件能否按时响应，系统在异常工况下能否按设计运行，都关系到设备投入生产后的可靠性。
随着控制软件承担的任务不断增多，实时控制与虚拟验证将在半导体设备研发中发挥更大的作用。风河希望把光刻设备项目中积累的软件经验带到更多半导体设备研发场景，帮助企业在系统设计阶段建立可验证的控制架构，为新一代设备从样机走向规模化应用提供软件支撑。
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关于风河
风河是智能边缘软件领域的全球领先者。四十多年来，公司不断创新开拓，为数以十亿计需要高级别安全性、保障性和可靠性的设备和系统提供强大支持。风河的软件和专业能力正在加速汽车、航空航天、工业、医疗和电信等行业的数字化转型。公司提供全面的产品组合，并辅以全球专业服务与支持以及广泛的合作伙伴生态系统。
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今天是《半导体行业观察》为您分享的第4585期内容，欢迎关注。
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