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300mm晶圆,3万颗/片!走进博世耗资10亿欧元的德累斯顿晶圆厂一探究竟!(含视频)

 liuaqbb 2021-06-10

6月7日,全球最大汽车零部件供应商博世集团宣布,耗资10亿欧元的德累斯顿晶圆厂已正式落成,将从下个月开始为全球制造汽车芯片。

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来源:彭博社

我们在官网上找到了关于德累斯顿晶圆厂的一些视频,一起来看看吧~


据介绍,经过三年的建设,博世高度自动化的德累斯顿工厂目前拥有约250名员工,最大规模可容纳将拥有700名员工。工厂占地10万平方米(约14个足球场),主要生产汽车专用集成电路(ASICs)和功率半导体产品。

该厂的核心工艺是65nm,主要产品是制造300mm晶圆,单片晶圆可生产超过30000颗芯片。

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图:博世新工厂的300mm硅晶圆

德累斯顿地区拥有欧洲最重要的、成熟的微电子产业集群。大批汽车与服务供应商以及高等学府均在此落户,故而被称为“硅谷萨克森”。格芯的德国晶圆厂、英飞凌晶圆工厂以及大众集团的全球唯一全透明汽车工厂均选址于此。

博世的德累斯顿新工厂投资约10亿欧元(约合人民币77亿元),是博世集团135年历史上最大的单笔投资项目。 

除了德累斯顿晶圆厂,博世还有一家晶圆厂位于罗伊特林根两家晶圆厂的区别在于,新晶圆厂生产的是直径为300毫米的晶圆,罗伊特林根工厂生产的是150毫米和200毫米晶圆,以及2019年新安排给它的碳化硅芯片。
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关于博世半导体 

博世集团是全球第一大汽车技术供应商, 自1886年德国的卡尔·本茨制造出世界上第一辆以汽油为动力的三轮汽车至今,汽车已有百余年的历史。在这将近一个半世纪中,汽车已经发生了翻天覆地的变化。在这个过程中,与之相关的汽车技术也在不断向前发展。回顾历史,我们发现了这样一家企业,它所掌握的汽车技术几乎可以涵盖整部汽车发展史,它就是博世。

除去汽车领域的成就,博世同时也是一家半导体公司。1970年,博世开始涉足半导体领域,产品类别从从最开始的ASICS逐步演进到到现在的碳化硅功率半导体;产线从最开始的6英寸晶圆片发展到现在的12英寸晶圆片。

从产品角度来看,目前,博世在半导体领域主要有三大类产品:

一是MEMS,这也是目前博世出货量最多的一款产品,包括惯性、角速度、压力传感器,可以用在消费领域和汽车领域

二是集成电路,也就是我们说的IC(integrated circuit)或者是ASICS是专用系统芯片和传感器,用在特定的汽车应用中。目前为止,这部分的产品主要还是对内使用;

三是功率半导体,它包括传统硅基的IGBT和碳化硅功率半导体,前者主要打包成系统产品对外出售,后者则是计划会直接对外销售。

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从生产线的角度来说,最开始的6英寸的晶圆片,逐步发展到8英寸,以及2010年的时候,8英寸开始落地生产,2018年在德国德累斯顿,开始12英寸晶圆片的生产。

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根据Strategy Analytics的数据,博世居于2019年全球汽车传感器市场的首位,拿到了14.1%的市场份额;另在功率半导体市场里排名第三,占比9.1%。
 
博世想要强化其在汽车半导体领域中的地位,那么布局碳化硅功率半导体就成必然。因为这是电动车的技术趋势。电动车需要更长的续航、更大的电池电压和更快的充电速度,现在的IGBT无法满足,只有碳化硅可以满足以上需求。

博世于2019年10月正式宣布开展碳化硅的相关业务,并在第一家晶圆厂——德国罗伊特林根建设一条车规级生产线。预计裸芯片会在2021年的年底上市,分立器件MOSFET大概会在2022年初上市。这两种产品都将基于对客户的需求进行匹配。

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在今后几年,碳化硅功率半导体将会密集上车,应用于电动汽车当中的逆变器、车载充电器、DC/DC直流转换,以及充电桩等产品当中。

博世计划提供裸芯片和MOSFET这两款产品。每种产品都可以提供两种电压形式,一种是1200伏,主要针对高性能逆变器和充电器;一种是750伏的,是标准性能逆变器和充电器。

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如今,新晶圆厂——德累斯顿晶圆厂的产能将为博世满足日益增长的半导体产品需求提供极大的助力该晶圆厂投入运营后,生产的产品主要是用于汽车的功率半导体,如用于电动和混合动力汽车的DC-DC转换器等。


 合作、投资、自建工厂
——博世All-In汽车半导体 

整个汽车产业迈向“电气化”已是大势所趋,随着ICT技术的发展,“车联网”包括自动驾驶技术更是各大主机厂和供应商的战略主攻方向之一。而上述趋势的背后,都绕不开——“汽车芯片”,这一核心部件!

显而易见,车规级芯片的需求增长极为强劲。车规级芯片与消费电子芯片也有很大的不同:
○ 消费电子受限于本身的体积,追求芯片制程小,工艺技术更先进,利润相对较高;汽车体积大,大部分芯片使用在底盘、安全、车灯控制等低算力领域,因此不用过于追求先进的制程工艺,利润也相对较低。 

○ 消费电子芯片遵循摩尔定律,更新频繁;汽车芯片的技术水平虽然不高,但对质量的要求却极高。汽车作为交通工具的特殊性,使得其对汽车芯片可靠性、安全性、长效性的要求极其严苛。在使用寿命要求上,消费电子芯片要求的使用寿命为10年,汽车芯片长达20年。
相关链接:汽车芯片VS手机芯片:原来汽车和手机用的芯片差这么多!

博世半导体除了自建晶圆工厂外,还通过合作、投资等不同的方式进行着自己的布局。这些迹象都暗示着这家百年德企,正在All-In汽车半导体,以应对各种不确定的因素造成的芯片供应问题!

3月9日,格芯(GlobalFoundries)宣布,其位于德国德勒斯登(Dresden)的Fab 1厂房,将为博世(Bosch)生产高频车用雷达芯片。

博世将直接与格芯合作,共同开发先进驾驶辅助系统(ADAS)应用的毫米波(mmWave)系统单芯片(SoC),将以格芯22FDX RF制程生产,格芯预计2021年下半开始出货,供博世进行新一代汽车雷达测试。

这标志着博世开始直接找晶圆代工厂商合作协助生产自己设计的定制化芯片,而非向第三方企业采购。

除此之外,3月份,博世还宣布,隶属于博世集团的罗伯特·博世创业投资公司(RBVC)已完成对基本半导体的投资。基本半导体总部位于深圳,是国内碳化硅功率器件提供商之一。

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根据官方资料,基本半导体针对新能源汽车开发的车规级碳化硅功率模块将于2021年实现量产。
 
更早在2020年年初,在激光雷达领域,博世和安森美半导体共同投资禾赛科技;博世创投投资驭势科技;投入5000万元与清华大学推进人工智能的研究。
 
这一系列的举动标志着传统Tier 1、Tier 2、Tier 3的多层供应链合作模式开始被打破。

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图片来源:汽车之心

如博世这类Tier 1供应商,开始减少向传统Tier 2、Tier 3芯片供应商拉货,直接自研专用芯片并找晶圆代工厂协助生产,或干脆直接自建晶圆制造厂房自行生产。这样的汽车供应链变革目前才刚开始,未来将可能历经一场漫长的变革动荡。

据了解,博世此举是参考了特斯拉自研车用SoC,然后由三星电子代工的合作模式。这也意味着汽车零部件供应商已经意识到,只有自己独特技术和自主核心IP才是解决之道,而采用其他芯片供应商的产品的同时,这些供应商也能把相同的产品卖给其他车厂。

这一趋势最早在智能手机时代就已体现,如高通研发的移动处理器,由专业晶圆制造厂代工生产,最终形成当前看到的手机产业链运作模式。特斯拉则将此模式率先带到电动车产业链。
 
所有的投入,都是面对新需求的一种探索和尝试。对于全球巨头而言,主动求变,总好过时过境迁的被动。更何况,他们有资本去引领变革。

 功率半导体迎来扩产潮 

除博世外,受益于新能源汽车、5G通信等应用市场迅猛发展,功率半导体近两年迎来市场东风,面对市场需求,其它功率半导体巨头们亦已启动扩产!


华润微

6月7日,华润微发布公告称,其全资子公司拟与国家集成电路产业投资基金二期股份有限公司及重庆西永微电子产业园区开发有限公司共同签署投资协议,发起设立润西微电子(重庆)有限公司(以下简称“润西微电子”)。

润西微电子注册资本拟为50亿元人民币,由项目公司投资建设12吋功率半导体晶圆生产线项目,项目计划投资75.5亿元人民币。其中,华微控股以自有资金出资9.5亿元,出资完成后占项目公司注册资本的19%。建成后预计将形成月产3万片12吋中高端功率半导体晶圆生产能力,并配套建设12吋外延及薄片工艺能力。

士兰微

5月11日,士兰微发布公告宣布,厦门士兰集科微电子有限公司于近日启动了第一条12吋芯片生产线“新增年产24万片12英寸高压集成电路和功率器件芯片技术提升及扩产项目”。

该项目主要内容为:在士兰集科现有的12吋集成电路芯片厂房内,通过增加生产设备,配套动力及辅助设备设施建设,以及净化车间装修等,实现新增年产24万片12英寸高压集成电路和功率器件芯片生产能力。该项目总投资为20亿元,实施周期为2年。

士兰微表示,该项目的实施有利于加快推动士兰集科12吋集成电路芯片生产线的建设和运营,进一步提升制造工艺水平,对公司的经营发展具有长期促进作用。

东芝


今年3月,东芝宣布将斥资约250亿日元,在日本石川县加贺东芝电子公司新建一条300mm晶圆生产线,以提高功率半导体生产能力,该生产线计划于2023年上半年开始量产,主要用于制造低压金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)和绝缘栅双极晶体管(IGBT)。


闻泰科技

国内功率半导体厂商闻泰科技(安世半导体的母公司)于2020年8月宣布投资120亿元人民币(约18.5亿美元)在上海临港新建一座300mm(12英寸)功率半导体晶圆厂,该晶圆厂已于今年1月动工,将于2022年7月投产,产能预计将达到每年40万片。

......

当下,美国、欧洲,以及中国大陆的功率半导体、车用芯片厂商,很多都在新建12英寸晶圆厂,而8英寸向12英寸晶圆产线转移已经持续多年,当下的全球性芯片缺货在很大程度上加速了这一趋势转换。可以预见的是,功率半导体行业景气度持续提升

参考来源:

1.产量3万颗/片!博世新12寸晶圆厂投产在即,芯片大师
2.博世半导体新动作:300mm晶圆厂,SiC,基本半导体,NE时代
3.博世(Bosch)12亿美元建厂+代工,改变传统汽车芯片供应链,满天芯
4.博世进入转型深水区,车云

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