斥资10亿欧元！博世首个智能物联网晶圆厂落成

在全球芯片紧缺之际，半导体领域最近传出一则好消息：全球汽车零部件供应商博世集团（BOSCH）位于德国德累斯顿的新晶圆厂开业了！

据悉，该工厂实现了互联化、数据驱动和自动优化，投入运营后将主攻车用芯片制造，旨在为连接和电动汽车提供支持。在全球“缺芯”愈演愈烈的大背景下，这无疑是给汽车半导体市场打了一针强心剂。

（博世德累斯顿晶圆厂宣布正式落成）

接下来，就带大家领略一下博世德累斯顿晶圆厂的智能化风采。

最大单笔投资，彰显发展信心

这座价值约为10亿欧元的高新技术工厂，是博世130多年历史上总额最大的单笔投资，彰显了其对半导体产业的高度重视。

据了解，德累斯顿晶圆厂自2018年6月开始施工建设，占地面积约为10万平方米。2019年下半年，德累斯顿晶圆厂完成外部施工，其建筑面积达到7.2万平方米。随后，博世进行了工厂内部施工，并在无尘车间安装了首批生产设备。2020年11月，初步建成的高精密生产线完成了首次全自动试生产。在最后的建设阶段，德累斯顿晶圆厂将聘用700名员工，负责生产管理和监测以及机器设备维护工作。

事实上，博世目前在斯图加特附近的罗伊特林根已有一家半导体工厂。而之所以选择在德累斯顿建设第二个晶圆厂，是因为这项投资将有助于推动博世、德国乃至欧洲，甚至整个半导体技术的发展。

据博世德累斯顿半导体生产商务副总裁Marek Jakowatz介绍，德累斯顿晶圆厂位于“萨克森硅谷”，是整个欧洲半导体制造的中心。在这里，半导体行业工作的员工超过6000人，公司超过200家，大学、企业、研究机构，以及机械供应商和半导体生产商建立了非常好的网络。所以，从基础设施的角度而言，这里的地理优势十分显著。

“之所以选择在德累斯顿建厂，是因为德累斯顿是欧洲微机电的三大中心之一。德累斯顿非常靠近我们的研发部门，其所在的地区也是半导体行业的聚集地，在这里有很多有经验的半导体行业从业者。目前，德累斯顿晶圆厂已经有200多名员工在工厂当中工作，在德累斯顿也有大量的半导体相关企业和研究机构，所以我们选择在德累斯顿建厂。”Marek Jakowatz进一步解释说。

（德累斯顿晶圆厂的核心技术是300毫米晶圆制造）

据介绍，德累斯顿晶圆厂主要是做300毫米（12英寸）的晶圆技术，单个晶圆可产生3.1万片芯片。与传统的150和200毫米晶圆相比，300毫米晶圆技术将使博世进一步提升规模效益，并巩固其在半导体生产领域的竞争优势。此外，全自动化生产和机器设备之间的实时数据交换，还将显著提高德累斯顿晶圆厂的生产效率。

不过，在谈及新工厂能否缓解全球半导体产能短缺的问题时，博世集团董事会主席沃尔克马尔•邓纳尔博士表示，我们自产的芯片，毫无疑问能够帮助全球半导体短缺现象得到一些缓解，但我们不可能生产所有ECU所需的芯片、传感器。换句话说，德累斯顿晶圆厂确实可以起到一定的缓解作用，但无法靠一己之力解决全球半导体的短缺现状。

发挥技术优势，打造智慧工厂

值得一提的是，德累斯顿晶圆厂最早将于今年7月开始启动生产，这比原计划提前了6个月，其生产的半导体将被应用于博世电动工具。而车用芯片的生产将于9月启动，这也比原计划提前了3个月。

作为全球最先进的芯片工厂之一，德累斯顿晶圆厂之所以能够提前启动生产，与以下几点有着密不可分的关系。

首先，集中式数据架构是新工厂最大优势之一。在1万平方米的无尘车间中，博世铺设了300公里的数据线，促使大约100台机器和生产线都实现了数字化互联，并通过中央数据库与复杂的建筑设施进行连接。晶圆厂中来自于设备、传感器和产品的所有数据都被记录在一个中央数据库中，其每秒生成的生产数据相当于500页文本。在短短一天之内，数据就超过了4200万页，重量可达到22公吨。丰富的数据可以帮助工厂在任何时候都能精准地确认每个晶片在生产过程中的位置、下一步动向，以及何时到达。

随后，这些数据将由人工智能进行评估。在此过程中，自动优化的算法能够学习如何根据数据进行预测，并实现实时分析制造和维护过程。

其次，新工厂有效融入了智能物联网技术。作为一家智能物联网工厂，德累斯顿晶圆厂有效融合了人工智能（AI）和物联网（IoT），依托于这两项技术，博世为以数据驱动的持续改进为生产奠定了良好根基，并为工业4.0设定了全新标准。

（德累斯顿晶圆厂是博世首个智能物联网工厂）

其中，人工智能可用来评估晶圆厂中产生的数据。例如，人工智能算法可以检测到产品中出现的微小异常。这些异常在晶圆片表面以特定错误图案形式（又被称为标记）出现。在这些异常影响产品可靠性之前，专家就会立即对原因进行分析，并及时纠正过程偏差。这是进一步改善制造工艺和半导体质量，以及实现较高水平稳定性的关键。同时，这也就意味着半导体产品可以快速地进入量产阶段。

此外，人工智能算法可以精确预测制造机械和机器人是否需要及何时进行维护或调整。换句话说，这类工作并不按照严格的时间表，而是能够预判问题并及时处理。人工智能还应用于生产调度，可以在工厂中约100台机器上引导晶圆历经数百个处理步骤，从而节省时间和成本。

第三，数字孪生让新工厂更加“聪明”。事实上，德累斯顿有两个晶圆厂，一个是在现实世界，另一个是在虚拟数字世界，专业术语称之为“数字孪生”。在施工过程中，工厂的所有部分以及与工厂相关的全部施工数据都将以数字化形式记录下来，并以3D（三维）模型实现可视化。“数字孪生”囊括了约50万个3D对象，包含建筑物、基础设施、供应及处置系统、电缆管道、通风系统，以及机械和生产线。由此，博世能够模拟流程优化计划并进行相应升级改造工作，而无需干预正在进行的操作。

此外，德累斯顿晶圆厂还应用了智能眼镜和AR（增强现实技术）让机器能够实现远程维护。得益于智能AR眼镜和平板电脑，工作人员能够看到叠加在现实环境之上的数字化内容。全世界的专家可以远程进入无尘车间，为工厂员工提供指导和帮助。与此同时，为了让机器与计算机之间的数据传输更为灵活，德累斯顿晶圆厂还将在未来引入5G移动通信标准。

（智能眼镜和AR让机器实现远程维护）

总之，凭借着高度自动化、数字化互联设备、集成式流程和人工智能算法，德累斯顿晶圆厂现已成为智能工厂的典范和工业4.0的先锋。