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| 編者按：美國(guó)ASYST科技公司阅酪，是專(zhuān)門(mén)提供晶圓生產(chǎn)線(xiàn)所需自動(dòng)化設(shè)備的供應(yīng)商铺坞，目前在設(shè)計(jì)與測(cè)試集成系統(tǒng)領(lǐng)域處于全球領(lǐng)先地位渤早。面對(duì)持續(xù)發(fā)展的巨大市場(chǎng)职车，為提升制造設(shè)備性能，進(jìn)而提高半導(dǎo)體制造生產(chǎn)率鹊杖，ASYST采用MEI和SynqNet技術(shù)悴灵，成功完成了革命性的機(jī)器人控制EFEM核心部分的設(shè)計(jì)。 |
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| 下一代半導(dǎo)體制造設(shè)備前端模塊運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)MEI SynqNet?在ASYST SpartanTM EFEM中的應(yīng)用 |
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| 用戶(hù)概況及用戶(hù)需求 |
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| 2005年3月10日骂蓖，國(guó)際半導(dǎo)體設(shè)備及材料協(xié)會(huì)（SEMI）公布了半導(dǎo)體設(shè)備行業(yè)的最新報(bào)告积瞒。該報(bào)告稱(chēng)，由于市場(chǎng)對(duì)新型高端晶片設(shè)備的需求強(qiáng)勁登下，2004年全球半導(dǎo)體設(shè)備生產(chǎn)商銷(xiāo)售額成長(zhǎng)67%茫孔，從2003年的222億美元攀升至371億美元。日本被芳、臺(tái)灣等地相繼成為晶片生產(chǎn)設(shè)備的最大市場(chǎng)缰贝，全球的半導(dǎo)體廠商越來(lái)越多地將其晶圓廠設(shè)在亞太地區(qū)馍悟。面對(duì)市場(chǎng)的快速發(fā)展和競(jìng)爭(zhēng)的加劇，半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)界一直在尋找同時(shí)具有高性能和低成本的晶圓處理解決方案剩晴。 |
| 作為全球領(lǐng)先的半導(dǎo)體設(shè)計(jì)與測(cè)試集成系統(tǒng)提供商锣咒，ASYST 科技公司為了能夠?qū)崿F(xiàn)最佳生產(chǎn)率這一發(fā)展目標(biāo)，以繼續(xù)在半導(dǎo)體制造設(shè)備設(shè)計(jì)及解決方案上保持領(lǐng)導(dǎo)地位砰声，開(kāi)始制造針對(duì)下一代半導(dǎo)體的制造設(shè)備前端模塊(EFEM)仆洞。 |
| 對(duì)于半導(dǎo)體廠商來(lái)講，他們對(duì)于生產(chǎn)率的關(guān)注主要集中在以下幾個(gè)方面： |
- 如何縮小半導(dǎo)體制造設(shè)備前端模塊(EFEM)操作所需的空間——空間的寶貴驅(qū)使設(shè)備制造商不斷地將實(shí)現(xiàn)有效流程所用空間推向極限沉南。
- 如何提高晶圓制造的速度和效率甘直，從而降低總體成本。
- 如何確保生產(chǎn)的安全性——作為首要問(wèn)題劣晾，晶圓作業(yè)非常關(guān)鍵呐蹂，任何差錯(cuò)，尤其是在運(yùn)動(dòng)控制中的差錯(cuò)都意味著巨大的經(jīng)濟(jì)損失术拇。
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| 設(shè)計(jì)方案及實(shí)施效果 |
| ASYST的SpartanTM EFEM 項(xiàng)目充分考慮了半導(dǎo)體制造的要求蔬透，明確了要采用數(shù)字運(yùn)動(dòng)網(wǎng)絡(luò)，并最終選擇MEI 和SynqNet? 技術(shù)作為Spartan EFEM 系統(tǒng)的關(guān)鍵控制部分祠烁，完成了晶圓廠前端制成革命性的自動(dòng)化工具的設(shè)計(jì)和制造发荧。MEI 和SynqNet? 技術(shù)滿(mǎn)足甚至超過(guò)了對(duì)運(yùn)動(dòng)性能的嚴(yán)格要求，實(shí)現(xiàn)了高性能饰吕、低成本的晶圓處理解決方案刃唤，正在改變著市場(chǎng)對(duì)半導(dǎo)體制造設(shè)備前端模塊(EFEM)的要求。 |
| MEI 和SynqNet? 技術(shù)能實(shí)現(xiàn)配線(xiàn)的顯著減少和配線(xiàn)速度的提高白群，這顯然推動(dòng)了ASYST作出最終決定尚胞。同時(shí)，運(yùn)動(dòng)網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計(jì)也必須確保Spartan EFEM能夠在所承諾的最佳生產(chǎn)率帜慢、安全性和可靠性的前提下笼裳，發(fā)揮一定水平的性能。因此粱玲，ASYST采用了SynqNet及MEI控制器軟件解決方案作為核心設(shè)計(jì)要素躬柬，從以下幾方面對(duì)Spartan EFEM進(jìn)行了創(chuàng)新，極大地縮小了工具體積抽减，提高了晶圓制造效率允青，并加強(qiáng)了系統(tǒng)的穩(wěn)定性和安全性。 |
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| 空間縮小到同類(lèi)工具的一半 |
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| 設(shè)計(jì)創(chuàng)新： Spartan EFEM 的體積是其它同類(lèi)工具的一半卵沉，它利用了配有可選邊緣夾緊直線(xiàn)校準(zhǔn)器的雙抓爪直角坐標(biāo)型機(jī)器人颠锉，生產(chǎn)率高。 |
| 首先史汗， 在體積上足贴，ASYST工程師開(kāi)發(fā)的Spartan EFEM是同類(lèi)產(chǎn)品中最小型化的設(shè)計(jì)牡泡，不僅超過(guò)了適用于現(xiàn)有設(shè)備尺寸的SEMI標(biāo)準(zhǔn)，并且在市場(chǎng)上建立了新的標(biāo)準(zhǔn)哮寨。ASYST的工程師重新考慮了Spartan EFEM 內(nèi)部的機(jī)器人設(shè)計(jì)诲狐，減小了體積，并完全去除了該工具的底部部分拟艳，以滿(mǎn)足最終用戶(hù)自身的加工要求，同時(shí)大大降低了Spartan EFEM 的總重量砍梁。同時(shí)悦浙，由于減少了需要處理的空氣量，在很大程度上又有效地高度優(yōu)化了氣流系統(tǒng)嗤雪。 |
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| 提高晶圓制造效率 |
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| 在整個(gè)設(shè)計(jì)中挟七，優(yōu)化生產(chǎn)率得到了最優(yōu)先考慮，該系統(tǒng)必須做到快速并且精確妥析。Spartan EFEM在結(jié)構(gòu)上進(jìn)行了極大的創(chuàng)新相贺，以滿(mǎn)足效率要求，其中省咨，MEI 運(yùn)動(dòng)控制器也發(fā)揮了重要作用肃弟。 | | |
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| 結(jié)構(gòu)創(chuàng)新 |
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| 為此，ASYST選定了配有可選邊緣夾緊直線(xiàn)校準(zhǔn)器的雙抓爪直角坐標(biāo)型機(jī)器人以進(jìn)行結(jié)構(gòu)創(chuàng)新零蓉。機(jī)器人的Z 軸為側(cè)面固定設(shè)計(jì)笤受，從而避免了在平面關(guān)節(jié)型(Scrara)晶圓輸送機(jī)器人中所需的垂直空間。由于使用了具有創(chuàng)新空氣循環(huán)和過(guò)濾功能的先進(jìn)微恋蟹洌控制器箩兽，Spartan EFEM 的設(shè)計(jì)能夠滿(mǎn)足ISO Class 1 水平和較好的微環(huán)境選項(xiàng)。 |
| 該設(shè)計(jì)除了去除Spartan EFEM 下面的部分章喉，還創(chuàng)新了裝載端口的設(shè)計(jì)汗贫，與標(biāo)準(zhǔn)裝載端口相比，從根本上降低了總成本秸脱，并極大地改善了加工集成落包。 Spartan EFEM 使用嚴(yán)格的專(zhuān)利框架設(shè)計(jì)，大大降低了在現(xiàn)有工具上的安裝時(shí)間撞反。Spartan EFEM 統(tǒng)一的結(jié)構(gòu)點(diǎn)使裝載端口能夠直觀且及時(shí)地進(jìn)行校準(zhǔn)工作妥色。 |
| 在設(shè)計(jì)的創(chuàng)新和靈活性上，Spartan系統(tǒng)也能夠作為一般用途晶圓分類(lèi)機(jī)應(yīng)用在各種場(chǎng)合遏片。這種雙重工具性能和靈活性能夠幫助ASYST實(shí)現(xiàn)快速定制锉窑，以滿(mǎn)足其客戶(hù)的嚴(yán)格要求。 |
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| MEI運(yùn)動(dòng)控制器 |
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| 由于工作空間非常狹小辫慎，ASYST需要設(shè)計(jì)有效控制機(jī)器人的復(fù)雜路徑袁朗。據(jù)ASYST控制器技術(shù)高級(jí)主管Mike Krolak 表示：“MEI軟件的能力和靈活性使我們能夠進(jìn)行非常復(fù)雜的路徑計(jì)劃涮愧，并利用MPI (運(yùn)動(dòng)編程庫(kù)C/C++)的能力，作為我們基于網(wǎng)絡(luò)的用戶(hù)圖像界面（GUI）的運(yùn)動(dòng)引擎跃渠。而GUI 能夠?yàn)槲覀兊目蛻?hù)提供一個(gè)便于使用的操作界面订搏，同時(shí)使用戶(hù)能夠‘示教’該機(jī)器人以適應(yīng)他們的特殊應(yīng)用∨嫠模” |
| 考慮到該系統(tǒng)高性能軸的緊密協(xié)同功能框辞，ASYST選擇了基于XMP-SynqNet-PCI的控制器，同時(shí)糊晋，Kollmorgen Servotronix 集團(tuán)缤媒、Danaher Motion提供定制雙軸SynqNet伺服驅(qū)動(dòng)器。 |
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| 像大多數(shù)全MEI SynqNet應(yīng)用一樣际器，運(yùn)動(dòng)控制器必須與視覺(jué)系統(tǒng)岔冯、輸入/輸出和其它反饋設(shè)備可靠地相互作用才能實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)控制的精度和速度。Krolak表示：“MEI系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)完全適用于我們的技術(shù)規(guī)格舅逸，能夠?qū)崿F(xiàn)基于客戶(hù)機(jī)的運(yùn)動(dòng)控制桌肴，基于PC 的集中控制，主機(jī)級(jí)功能琉历，可擴(kuò)展性坠七，遠(yuǎn)程診斷，以及用于數(shù)字網(wǎng)絡(luò)的各種功能強(qiáng)大的調(diào)整工具旗笔∽莆妫” |
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| 系統(tǒng)的安全穩(wěn)定性 |
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| Spartan EFEM的設(shè)計(jì)要求具有極強(qiáng)的穩(wěn)定型，ASYST通過(guò)采用MEI 控制軟件和SynqNet基于網(wǎng)絡(luò)的運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)换团，實(shí)現(xiàn)了這一特性悉稠。 | | |
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| MEI控制軟件 |
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| 遠(yuǎn)程診斷能力—Krolak表示：“我們很注重Spartan EFEM 的遠(yuǎn)程診斷能力。由于所有的MEI軟件工具可以接受TCP/IP并且可以作為一臺(tái)客戶(hù)機(jī)運(yùn)行艘包，我們能夠遠(yuǎn)程運(yùn)行全部診斷軟件的猛，并能訪問(wèn)SynqNet 驅(qū)動(dòng)器和實(shí)際系統(tǒng)的機(jī)械部分。我們具有這樣運(yùn)行的能力是絕對(duì)至關(guān)重要的想虎∝宰穑” |
| 運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)精確分析—ASYST采用核心MEI編程軟件庫(kù)、運(yùn)動(dòng)編程界面(MPI)以及像MotionScope這樣的實(shí)時(shí)分析工具桶悍，來(lái)實(shí)現(xiàn)精確的運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)分析乐跺。Krolak說(shuō)：“在調(diào)整該系統(tǒng)的伺服性能上，MotionScope是非常重要的讼逐。我能夠真正‘看見(jiàn)’數(shù)據(jù)點(diǎn)症忽，例如處理時(shí)間的反應(yīng)，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行描述和比較凸翩，直到獲得我想要的結(jié)果為止牙晰。重要的是這個(gè)數(shù)據(jù)是實(shí)時(shí)的暂臀，讓我在調(diào)整系統(tǒng)性能參數(shù)時(shí)，能夠洞察所有反饋信息较谣≌食叮” |
| ControlsToolkit(控制工具包) —包含BodeTool和FilterDesigner功能的ControlsToolkit是ASYST工程師所使用的又一個(gè)工具，以實(shí)現(xiàn)在其它運(yùn)動(dòng)軟件包中從前所未見(jiàn)的高水平機(jī)器調(diào)整趾赡。Krolak說(shuō)：“BodeTool將我對(duì)機(jī)械反應(yīng)的可見(jiàn)性水平帶到了一個(gè)全新水平赴辨。這是我以前所不曾擁有的。使用基于簡(jiǎn)單窗口的界面和一個(gè)SynqNet運(yùn)動(dòng)控制器好勤，我能夠同時(shí)激發(fā)任一軸或者兩個(gè)軸婿着，并看到象Asyst Spartan那樣的系統(tǒng)頻率反應(yīng)。這是EFEM/晶圓分類(lèi)機(jī)以前從未有過(guò)的醋界。由于Spartan EFEM主機(jī)運(yùn)行VxWorks，我能夠從一個(gè)遠(yuǎn)程主機(jī)上以客戶(hù)機(jī)的模式進(jìn)行完整的分析測(cè)試提完。我能夠徹底測(cè)試該系統(tǒng)形纺，以確保任何運(yùn)動(dòng)命令不會(huì)影響該系統(tǒng)的穩(wěn)定性，并且通過(guò)最佳調(diào)整來(lái)發(fā)揮甚至更大的運(yùn)動(dòng)性能徒欣≈鹧” |
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| MPX運(yùn)動(dòng)編程軟件—Spartan EFEM在開(kāi)發(fā)和生產(chǎn)線(xiàn)測(cè)試中還使用了來(lái)自MEI的MPX (運(yùn)動(dòng)編程ActiveX)軟件。MPX是一個(gè)能夠運(yùn)行ActiveX 的軟件包打肝，可在任何ActiveX兼容的環(huán)境中進(jìn)行編程脂新。MPX能夠在生產(chǎn)過(guò)程中快速測(cè)試Spartan EFEM運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)和調(diào)整參數(shù)，以便快速確定在機(jī)器的性能中是否存在著任何偏差粗梭。通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)的TCP/IP連接遠(yuǎn)程獲取數(shù)據(jù)的能力給予了Asyst監(jiān)測(cè)或分析來(lái)自任何位置的數(shù)據(jù)的靈活性争便。 |
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| 基于網(wǎng)絡(luò)的運(yùn)動(dòng)控制 |
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| SynqNet 是一個(gè)基于以太網(wǎng)(IEEE 802.3)的物理層高速運(yùn)動(dòng)網(wǎng)絡(luò)，擁有簡(jiǎn)化的數(shù)據(jù)層和定時(shí)模型断医，以確保能在一個(gè)系統(tǒng)中的各個(gè)節(jié)點(diǎn)進(jìn)行同步操作。其固件/配置下載、遠(yuǎn)程診斷瓣车、各節(jié)點(diǎn)的高速伺服同步刷新和容錯(cuò)操作等性能缚宜，可完全滿(mǎn)足Asyst 的網(wǎng)絡(luò)要求。 | | |
| Spartan EFEM的控制器和界面都基于創(chuàng)新的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)括柿。全部控制器都通過(guò)一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)網(wǎng)絡(luò)瀏覽器來(lái)運(yùn)行忍抗，以進(jìn)行設(shè)置、配置和診斷饲丢。這個(gè)用于控制的中央主機(jī)運(yùn)行VxWorks以實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)性能付厦，VxWorks連接到運(yùn)行一系列ASYST 和MEI軟件工具的基于Windows的操作系統(tǒng)。這個(gè)網(wǎng)絡(luò)功能背后的思想就是利用來(lái)自機(jī)器級(jí)到企業(yè)的遠(yuǎn)程診斷能力蜻弧。全部MEI軟件中的TCP/IP功能再次與ASYST的要求相符纳倒，即能夠?qū)C(jī)器信息取出并傳送到世界上任一位置躁盗，能夠通過(guò)MEI控制器檢索從SynqNet上收集的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)并將其傳送到機(jī)器主機(jī)，在一個(gè)安全的網(wǎng)絡(luò)連接上進(jìn)行傳送以及進(jìn)行遠(yuǎn)程分析苟暗。就客戶(hù)服務(wù)拗酌、機(jī)器可用性和可靠性而言，Spartan EFEM在預(yù)示維護(hù)和現(xiàn)場(chǎng)服務(wù)的效果上韭寸，顯然具有明顯的優(yōu)勢(shì)春哨。 |
| Spartan EFEM基于網(wǎng)絡(luò)的配置工具也具有強(qiáng)大的聯(lián)網(wǎng)功能，能夠進(jìn)行遠(yuǎn)程配置和設(shè)置恩伺，通過(guò)一個(gè)直觀且方便使用的用戶(hù)圖像界面(GUI)完成全部用戶(hù)編程赴背，實(shí)現(xiàn)快速操作。 |
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| 實(shí)施效果及用戶(hù)反饋 |
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| 綜上所述晶渠， Spartan EFEM的設(shè)計(jì)改變了傳統(tǒng)的勞動(dòng)密集型EFEM制造過(guò)程凰荚，以先進(jìn)的MEI SynqNet控制技術(shù)對(duì)復(fù)雜的前端解決系統(tǒng)進(jìn)行了創(chuàng)新和改進(jìn)。從而使Spartan EFEM滿(mǎn)足了半導(dǎo)體廠商對(duì)于模塊占用空間褒脯、晶圓制造速度及生產(chǎn)安全性的要求便瑟，有效地提高了生產(chǎn)率，并深受ASYST用戶(hù)的好評(píng)番川。 |
| 同時(shí)到涂，ASYST也對(duì)MEI SynqNet給予了高度的評(píng)價(jià)，正像 ASYST科技公司副總裁兼系統(tǒng)部門(mén)總經(jīng)理Wayne Nobles所說(shuō)的：“今天颁督，所有的半導(dǎo)體廠商都已開(kāi)始規(guī)劃其下一代晶圓廠践啄，他們必將大量使用自動(dòng)化設(shè)備來(lái)降低成本并增加生產(chǎn)力。他們關(guān)心的不只是購(gòu)買(mǎi)成本沉御，也包括整個(gè)系統(tǒng)部署的時(shí)間和成本小愚、各項(xiàng)服務(wù)和維修費(fèi)用，以及因設(shè)備故障和交互操作不良所導(dǎo)致的產(chǎn)能損失等芋甸。廠商需要針對(duì)這些問(wèn)題在設(shè)計(jì)工具時(shí)下功夫改正涤朴，其中也包括自動(dòng)晶圓處理系統(tǒng)÷ⅲ”控制器技術(shù)高級(jí)主管Mike Krolak認(rèn)為：“MEI系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)完全適用于我們的技術(shù)規(guī)格茁升，能夠?qū)崿F(xiàn)基于客戶(hù)機(jī)的運(yùn)動(dòng)控制，基于PC 的集中控制污兄，主機(jī)級(jí)功能鹰泡，可擴(kuò)展性，遠(yuǎn)程診斷午四，以及用于數(shù)字網(wǎng)絡(luò)的各種功能強(qiáng)大的調(diào)整工具叛冠。” |
| 更多信息，請(qǐng)查詢(xún)：ASYST 科技公司 (暫不可見(jiàn))把奢，Motion Engineering, Inc. (暫不可見(jiàn))薇痛，(暫不可見(jiàn))。 |
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| 關(guān)于 Motion Engineering Inc (MEI) |
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| MEI 成立于1987年什湘，現(xiàn)為 Danaher Motion 集團(tuán)的下屬分公司长赞，主要為廣大半導(dǎo)體、電子裝配闽撤、機(jī)器人及醫(yī)療市場(chǎng)的高價(jià)值資本設(shè)備制造商設(shè)計(jì)得哆、生產(chǎn)、推廣并銷(xiāo)售高性能網(wǎng)絡(luò)運(yùn)動(dòng)控制解決方案哟旗。MEI 的 SynqNet 運(yùn)動(dòng)平臺(tái)與先進(jìn)工具和工程相關(guān)服務(wù)相結(jié)合贩据，能夠使原始設(shè)備制造商以更快的速度制造更好設(shè)備。 |
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| 關(guān)于Danaher Motion |
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| Danaher Motion是全球領(lǐng)先的運(yùn)動(dòng)控制產(chǎn)品制造商闸餐，其產(chǎn)品能夠提高復(fù)雜制造作業(yè)的效率及生產(chǎn)率饱亮。在過(guò)去60多年中，Danaher Motion的產(chǎn)品創(chuàng)新通過(guò)其用戶(hù)信賴(lài)的品牌一直在推動(dòng)著運(yùn)動(dòng)控制行業(yè)的不斷創(chuàng)新舍沙，其品牌包括Dover近上、Kollmorgen、MEI场勤、Pacific Scientific、Portescap和Thomson艺踪。Danaher Motion是Danaher公司的一個(gè)戰(zhàn)略業(yè)務(wù)平臺(tái)首潮。Danaher公司（NYSE交易代號(hào)：DHR）是流程和環(huán)境控制系統(tǒng)和工具及工業(yè)元件的制造商。詳細(xì)信息請(qǐng)查詢(xún) (暫不可見(jiàn)) 及 (暫不可見(jiàn))滚讼。Danaher Motion是全球領(lǐng)先的運(yùn)動(dòng)控制產(chǎn)品制造商剑学，其產(chǎn)品能夠提高復(fù)雜制造作業(yè)的效率及生產(chǎn)率。Danaher Motion的產(chǎn)品創(chuàng)新通過(guò)其用戶(hù)信賴(lài)的品牌一直在革新著運(yùn)動(dòng)控制行業(yè)绊域，長(zhǎng)達(dá)60多年膨溃，其品牌包括Dover Kollmorgen、MEI湘都、Pacific Scientific肠祭、Portescap以及Thomson。Danaher Motion是流程和環(huán)境控制系統(tǒng)和工具及工業(yè)元件的制造商Danaher公司（NYSE交易代號(hào)：DHR）的戰(zhàn)略業(yè)務(wù)平臺(tái)旱唧。詳細(xì)信息請(qǐng)查詢(xún) (暫不可見(jiàn)) 及 (暫不可見(jiàn))螺啤。 |
