據(jù)世界半導(dǎo)體貿(mào)易統(tǒng)計(jì)組織 WSTS數(shù)據(jù)顯示，2020 年全球半導(dǎo)體銷售額約為4400億美元(合3850億歐元)，較2019年增長(zhǎng)了7%左右。預(yù)計(jì)到2021年，半導(dǎo)體市場(chǎng)預(yù)計(jì)將增長(zhǎng)11%左右，達(dá)到4880億美元(合4270億歐元)。

 

 

在此市場(chǎng)規(guī)模和趨勢(shì)印證下，博世完成了通往未來(lái)芯片工廠之路的又一個(gè)里程碑。2021年6月7日，博世在德國(guó)德累斯頓投資10億歐元打造的晶圓廠正式落成，這是博世公司歷史上總額最大的單筆投資，該工廠將處理半導(dǎo)體制造過(guò)程中的前端處理或晶圓制造，主攻車用芯片(專用集成電路和功率半導(dǎo)體)，為連接和電動(dòng)汽車提供支持。

 

德國(guó)電氣和電子制造商協(xié)會(huì)、世界半導(dǎo)體貿(mào)易統(tǒng)計(jì)組織有數(shù)據(jù)表示，2020年，車用半導(dǎo)體占據(jù)全球半導(dǎo)體市場(chǎng)份額的10.6%。在歐洲、中東和非洲地區(qū)半導(dǎo)體市場(chǎng)中，這一占比為35%。另有數(shù)據(jù)顯示，2016年，全球新下線的每輛汽車中平均搭載了9塊博世芯片，而2019年這一數(shù)字已上升至17塊。芯片數(shù)量在短短幾年時(shí)間內(nèi)就已經(jīng)翻倍。專家預(yù)計(jì)駕駛員輔助系統(tǒng)、信息娛樂(lè)和動(dòng)力系統(tǒng)電氣化在未來(lái)幾年內(nèi)將迎來(lái)最強(qiáng)勁增長(zhǎng)。博世憑借德累斯頓晶圓廠來(lái)應(yīng)對(duì)日益增長(zhǎng)的半導(dǎo)體需求。

 

回顧發(fā)展歷程，博世在半導(dǎo)體芯片制造上已擁有超過(guò)60年經(jīng)驗(yàn)，包括專用集成電路(ASICs)， 功率半導(dǎo)體和MEMS傳感器等。自1970年以來(lái)，博世羅伊特林根晶圓廠就一直在生產(chǎn)和制造半導(dǎo)體。2010年羅伊特林根晶圓廠引入200毫米技術(shù)，工廠總投資達(dá)6億歐元，成為當(dāng)時(shí)博世集團(tuán)歷史上總額最大的單筆投資。 2018年6月，博世德累斯頓晶圓廠奠基，自2021年起，德累斯頓晶圓廠將基于300毫米晶圓技術(shù)來(lái)生產(chǎn)半導(dǎo)體芯片。與傳統(tǒng)的150和200毫米晶圓相比，300毫米晶圓技術(shù)將使博世進(jìn)一步提升規(guī)模效益并鞏固其在半導(dǎo)體生產(chǎn)領(lǐng)域的競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)。

 

至今，博世僅在羅伊特林根和德累斯頓晶圓廠已投資超過(guò)25億歐元。此外，博世還投資了數(shù)十億歐元用于開(kāi)發(fā)微電子技術(shù)。如今在該領(lǐng)域，博世已經(jīng)是全球市場(chǎng)的領(lǐng)導(dǎo)者。

 

對(duì)于新工廠，博世集團(tuán)董事會(huì)主席沃爾克馬爾·鄧納爾博士介紹道，作為全球最先進(jìn)的晶圓廠之一，德累斯頓的新晶圓廠實(shí)現(xiàn)了互聯(lián)化、數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)和自動(dòng)優(yōu)化。憑借著高度自動(dòng)化、數(shù)字化互聯(lián)設(shè)備、集成式流程和人工智能算法，德累斯頓晶圓廠將充分發(fā)揮智能物聯(lián)網(wǎng)在數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)和持續(xù)改進(jìn)生產(chǎn)上的作用，成為智能工廠的典范和工業(yè)4.0的先鋒。

 

我們來(lái)看看博世德累斯頓工廠有哪些先進(jìn)之處：

 

 

半導(dǎo)體是由極其精細(xì)的結(jié)構(gòu)組成，在半導(dǎo)體生產(chǎn)車間內(nèi)，必須確保空氣中絕對(duì)沒(méi)有粉塵或者其他污染顆粒。即使微乎其微的小顆粒都會(huì)破壞半導(dǎo)體組件。因此，生產(chǎn)車間會(huì)采取特殊的空氣抽取及過(guò)濾技術(shù)來(lái)保持潔凈。無(wú)塵車間具有不同等級(jí)，制作微芯片需要第一等級(jí)，即最干凈的生產(chǎn)車間。

 

為了防止表面涂有光刻膠的晶圓被意外曝光，無(wú)塵車間采用一種沒(méi)有紫外線輻射的特殊黃光來(lái)進(jìn)行照明。

 

 

在10000平方米無(wú)塵車間中，約100臺(tái)機(jī)器和生產(chǎn)線都實(shí)現(xiàn)了數(shù)字化互聯(lián)，并通過(guò)中央數(shù)據(jù)庫(kù)與復(fù)雜的建筑設(shè)施進(jìn)行連接。為此，博世鋪設(shè)了300公里的數(shù)據(jù)線，為每臺(tái)機(jī)器實(shí)時(shí)記錄多達(dá)1000個(gè)數(shù)據(jù)渠道，并轉(zhuǎn)至工廠服務(wù)器。德累斯頓晶圓廠的集中式數(shù)據(jù)架構(gòu)是新工廠最大優(yōu)勢(shì)之一。

 

豐富的數(shù)據(jù)能夠幫助工廠在任何時(shí)候都精準(zhǔn)地確認(rèn)每個(gè)晶片在生產(chǎn)過(guò)程中的位置、下一步動(dòng)向以及何時(shí)到達(dá)，晶圓通過(guò)全自動(dòng)系統(tǒng)從一臺(tái)機(jī)器運(yùn)送至另一臺(tái)機(jī)器。該系統(tǒng)搭載FOUP(前開(kāi)式晶圓傳送盒)的單盒，每個(gè)FOUP最多可運(yùn)送25個(gè)晶片，無(wú)需任何人工運(yùn)輸。

 

 

德累斯頓晶圓廠是博世集團(tuán)首個(gè)智能物聯(lián)網(wǎng)工廠，智能物聯(lián)網(wǎng)結(jié)合了AI和IoT，以數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的持續(xù)改進(jìn)為生產(chǎn)奠定了良好根基，并為工業(yè)4.0設(shè)定全新標(biāo)準(zhǔn)。AI可用來(lái)評(píng)估晶圓廠中產(chǎn)生的數(shù)據(jù)，在異常數(shù)據(jù)影響產(chǎn)品可靠性之前對(duì)原因進(jìn)行分析，并及時(shí)糾正過(guò)程偏差，進(jìn)一步改善制造工藝和半導(dǎo)體質(zhì)量以及實(shí)現(xiàn)較高水平穩(wěn)定性。這也意味著半導(dǎo)體產(chǎn)品可以快速地進(jìn)入量產(chǎn)階段。

 

此外，AI算法可以精確預(yù)測(cè)制造機(jī)械和機(jī)器人是否需要及何時(shí)進(jìn)行維護(hù)或調(diào)整，能夠預(yù)判問(wèn)題并及時(shí)處理。AI還應(yīng)用于生產(chǎn)調(diào)度，可以在工廠中約100臺(tái)機(jī)器上引導(dǎo)晶圓歷經(jīng)數(shù)百個(gè)處理步驟，從而節(jié)省時(shí)間和成本。

 

 

德累斯頓有兩個(gè)晶圓廠，一個(gè)在現(xiàn)實(shí)世界，一個(gè)在虛擬數(shù)字世界，專家稱之為“數(shù)字孿生”。在施工過(guò)程中，工廠的所有部分以及與工廠相關(guān)的全部施工數(shù)據(jù)都以數(shù)字化形式記錄下來(lái)，并以3D(三維)模型可視化。“數(shù)字孿生”囊括了約50萬(wàn)個(gè)3D對(duì)象，包含建筑物、基礎(chǔ)設(shè)施、供應(yīng)及處置系統(tǒng)、電纜管道、通風(fēng)系統(tǒng)以及機(jī)械和生產(chǎn)線。由此，博世能夠模擬流程優(yōu)化計(jì)劃并進(jìn)行相應(yīng)升級(jí)改造工作，無(wú)需干預(yù)正在進(jìn)行的操作。此外，任何新機(jī)器需要交付給工廠兩次：一次在現(xiàn)實(shí)世界中，一次作為數(shù)據(jù)模型。

 

博世德累斯頓工廠應(yīng)用了AR技術(shù)，得益于智能AR眼鏡和平板電腦，用戶能夠看到疊加在現(xiàn)實(shí)環(huán)境之上的數(shù)字化內(nèi)容。例如，博世開(kāi)發(fā)的一款A(yù)R應(yīng)用程序允許將來(lái)自晶圓廠的能源數(shù)據(jù)顯示在建筑物的虛擬模型中，從而優(yōu)化制造機(jī)械Page 5 of 12的碳足跡。智能眼鏡還可以幫助施工計(jì)劃的進(jìn)行，未來(lái)可能成為位于數(shù)千英里之外的專家們對(duì)機(jī)器和系統(tǒng)進(jìn)行遠(yuǎn)程維護(hù)的重要助手。

 

 

為了讓機(jī)器與計(jì)算機(jī)之間的數(shù)據(jù)傳輸更靈活，德累斯頓晶圓廠即將引入5G移動(dòng)通信標(biāo)準(zhǔn)。工廠早已為5G技術(shù)的應(yīng)用作好準(zhǔn)備：在建設(shè)之初就將5G基礎(chǔ)設(shè)施要求納入考量。

 

 

環(huán)境保護(hù)和可持續(xù)發(fā)展在第一天就成為德累斯頓晶圓廠的優(yōu)先事項(xiàng)。這是晶圓廠能夠從一開(kāi)始就將實(shí)現(xiàn)碳中和的緣由。為達(dá)成這一目標(biāo)，博世可以借鑒在羅伊特林根工廠中所積累的經(jīng)驗(yàn)。先進(jìn)的能源管理可確保其實(shí)現(xiàn)制造過(guò)程中的最佳功耗。

 

對(duì)于新工廠的進(jìn)展情況，博世方面表示，德累斯頓晶圓廠最早將于7月開(kāi)始啟動(dòng)生產(chǎn)，比原計(jì)劃提前了6個(gè)月。自此，新工廠生產(chǎn)的半導(dǎo)體將被應(yīng)用于博世電動(dòng)工具。車用芯片的生產(chǎn)將于9月啟動(dòng)，也比原計(jì)劃提前了3個(gè)月。截止至2021年5月，約有250名員工，工廠落成后最多達(dá)到700名員工。

 

不得不說(shuō)，博世又在重要領(lǐng)域邁出了堅(jiān)實(shí)的一步，新晶圓廠的產(chǎn)能將為博世滿足日益增長(zhǎng)的半導(dǎo)體產(chǎn)品需求提供極大的助力，成為未來(lái)出行不可或缺的強(qiáng)力后盾。博世將繼續(xù)致力于推行半導(dǎo)體開(kāi)發(fā)和制造領(lǐng)域的增長(zhǎng)型戰(zhàn)略。在正確的方向上重磅加碼技術(shù)應(yīng)用，持續(xù)保證競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)。