據世界半導體貿易統計組織 WSTS數據顯示，2020 年全球半導體銷售額約為4400億美元(合3850億歐元)，較2019年增長了7%左右。預計到2021年，半導體市場預計將增長11%左右，達到4880億美元(合4270億歐元)。

 

 

在此市場規模和趨勢印證下，博世完成了通往未來芯片工廠之路的又一個里程碑。2021年6月7日，博世在德國德累斯頓投資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，該工廠將處理半導體制造過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體)，為連接和電動汽車提供支持。

 

德國電氣和電子制造商協會、世界半導體貿易統計組織有數據表示，2020年，車用半導體占據全球半導體市場份額的10.6%。在歐洲、中東和非洲地區半導體市場中，這一占比為35%。另有數據顯示，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年這一數字已上升至17塊。芯片數量在短短幾年時間內就已經翻倍。專家預計駕駛員輔助系統、信息娛樂和動力系統電氣化在未來幾年內將迎來最強勁增長。博世憑借德累斯頓晶圓廠來應對日益增長的半導體需求。

 

回顧發展歷程，博世在半導體芯片制造上已擁有超過60年經驗，包括專用集成電路(ASICs)， 功率半導體和MEMS傳感器等。自1970年以來，博世羅伊特林根晶圓廠就一直在生產和制造半導體。2010年羅伊特林根晶圓廠引入200毫米技術，工廠總投資達6億歐元，成為當時博世集團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毫米晶圓技術來生產半導體芯片。與傳統的150和200毫米晶圓相比，300毫米晶圓技術將使博世進一步提升規模效益并鞏固其在半導體生產領域的競爭優勢。

 

至今，博世僅在羅伊特林根和德累斯頓晶圓廠已投資超過25億歐元。此外，博世還投資了數十億歐元用于開發微電子技術。如今在該領域，博世已經是全球市場的領導者。

 

對于新工廠，博世集團董事會主席沃爾克馬爾·鄧納爾博士介紹道，作為全球最先進的晶圓廠之一，德累斯頓的新晶圓廠實現了互聯化、數據驅動和自動優化。憑借著高度自動化、數字化互聯設備、集成式流程和人工智能算法，德累斯頓晶圓廠將充分發揮智能物聯網在數據驅動和持續改進生產上的作用，成為智能工廠的典范和工業4.0的先鋒。

 

我們來看看博世德累斯頓工廠有哪些先進之處：

 

 

半導體是由極其精細的結構組成，在半導體生產車間內，必須確保空氣中絕對沒有粉塵或者其他污染顆粒。即使微乎其微的小顆粒都會破壞半導體組件。因此，生產車間會采取特殊的空氣抽取及過濾技術來保持潔凈。無塵車間具有不同等級，制作微芯片需要第一等級，即最干凈的生產車間。

 

為了防止表面涂有光刻膠的晶圓被意外曝光，無塵車間采用一種沒有紫外線輻射的特殊黃光來進行照明。

 

 

在10000平方米無塵車間中，約100臺機器和生產線都實現了數字化互聯，并通過中央數據庫與復雜的建筑設施進行連接。為此，博世鋪設了300公里的數據線，為每臺機器實時記錄多達1000個數據渠道，并轉至工廠服務器。德累斯頓晶圓廠的集中式數據架構是新工廠最大優勢之一。

 

豐富的數據能夠幫助工廠在任何時候都精準地確認每個晶片在生產過程中的位置、下一步動向以及何時到達，晶圓通過全自動系統從一臺機器運送至另一臺機器。該系統搭載FOUP(前開式晶圓傳送盒)的單盒，每個FOUP最多可運送25個晶片，無需任何人工運輸。

 

 

德累斯頓晶圓廠是博世集團首個智能物聯網工廠，智能物聯網結合了AI和IoT，以數據驅動的持續改進為生產奠定了良好根基，并為工業4.0設定全新標準。AI可用來評估晶圓廠中產生的數據，在異常數據影響產品可靠性之前對原因進行分析，并及時糾正過程偏差，進一步改善制造工藝和半導體質量以及實現較高水平穩定性。這也意味著半導體產品可以快速地進入量產階段。

 

此外，AI算法可以精確預測制造機械和機器人是否需要及何時進行維護或調整，能夠預判問題并及時處理。AI還應用于生產調度，可以在工廠中約100臺機器上引導晶圓歷經數百個處理步驟，從而節省時間和成本。

 

 

德累斯頓有兩個晶圓廠，一個在現實世界，一個在虛擬數字世界，專家稱之為“數字孿生”。在施工過程中，工廠的所有部分以及與工廠相關的全部施工數據都以數字化形式記錄下來，并以3D(三維)模型可視化。“數字孿生”囊括了約50萬個3D對象，包含建筑物、基礎設施、供應及處置系統、電纜管道、通風系統以及機械和生產線。由此，博世能夠模擬流程優化計劃并進行相應升級改造工作，無需干預正在進行的操作。此外，任何新機器需要交付給工廠兩次：一次在現實世界中，一次作為數據模型。

 

博世德累斯頓工廠應用了AR技術，得益于智能AR眼鏡和平板電腦，用戶能夠看到疊加在現實環境之上的數字化內容。例如，博世開發的一款AR應用程序允許將來自晶圓廠的能源數據顯示在建筑物的虛擬模型中，從而優化制造機械Page 5 of 12的碳足跡。智能眼鏡還可以幫助施工計劃的進行，未來可能成為位于數千英里之外的專家們對機器和系統進行遠程維護的重要助手。

 

 

為了讓機器與計算機之間的數據傳輸更靈活，德累斯頓晶圓廠即將引入5G移動通信標準。工廠早已為5G技術的應用作好準備：在建設之初就將5G基礎設施要求納入考量。

 

 

環境保護和可持續發展在第一天就成為德累斯頓晶圓廠的優先事項。這是晶圓廠能夠從一開始就將實現碳中和的緣由。為達成這一目標，博世可以借鑒在羅伊特林根工廠中所積累的經驗。先進的能源管理可確保其實現制造過程中的最佳功耗。

 

對于新工廠的進展情況，博世方面表示，德累斯頓晶圓廠最早將于7月開始啟動生產，比原計劃提前了6個月。自此，新工廠生產的半導體將被應用于博世電動工具。車用芯片的生產將于9月啟動，也比原計劃提前了3個月。截止至2021年5月，約有250名員工，工廠落成后最多達到700名員工。

 

不得不說，博世又在重要領域邁出了堅實的一步，新晶圓廠的產能將為博世滿足日益增長的半導體產品需求提供極大的助力，成為未來出行不可或缺的強力后盾。博世將繼續致力于推行半導體開發和制造領域的增長型戰略。在正確的方向上重磅加碼技術應用，持續保證競爭優勢。