Aktuální vydání

celé číslo

08

2021

Digitální transformace a konvergence provozních, informačních a inženýrských systémů

Výzkum, vývoj a vzdělávání v automatizaci

celé číslo

Továrna na polovodičové čipy byla otevřena v červnu 2021 v Drážďanech

Společnost Bosch otevřela v Drážďanech (Německo) jeden z nejmodernějších závodů na výrobu polovodičových čipů na světě. Vysoce automatizované, plně propojené stroje a integrované procesy v kombinaci s metodami umělé inteligence (AI) dělají z drážďanského závodu inteligentní továrnu a průkopníka v oblasti průmyslu 4.0.

 

Technicky vyspělý výrobní závod byl slavnostně otevřen 7. června 2021 za virtuální přítomnosti německé kancléřky Angely Merkelové, místopředsedkyně Evropské komise Margrethe Vestagerové a saského ministerského předsedy Michaela Kretschmera.

„Pro společnost Bosch jsou polovodičové čipy klíčové a je strategicky důležité, aby je firma sama vyvíjela a vyráběla. S pomocí umělé inteligence posuneme výrobu polovodičových čipů v Drážďanech na novou úroveň,“ řekl Volkmar Denner, předseda představenstva společnosti Robert Bosch GmbH. „V Drážďanech tak otevíráme naši první továrnu AIoT: plně propojenou, řízenou daty a samočinně se optimalizující od samého začátku.“ Společnost Bosch investuje do této high-tech továrny přibližně jednu miliardu eur. Jde o největší jednorázovou investici ve více než 130leté historii společnosti. Výroba bude v Drážďanech zahájena již v červenci 2021, tedy o půl roku dříve, než bylo plánováno. Od této doby se polovodičové čipy vyrobené v novém závodě budou používat v elektrickém nářadí Bosch. Výroba čipů pro potřeby automobilového průmyslu bude zahájena v září, tedy o zhruba tři měsíce dříve, než stanovil plán.

„Nový závod na polovodičové čipy je přínosem pro Sasko, Německo i celou Evropskou unii. To je přímo i nepřímo spojeno s mnoha novými pracovními místy v obrovsky rostoucím odvětví. Miliardová investice posiluje Silicon Saxony a celý evropský průmysl polovodičových součástek,“ uvedl saský ministerský předseda Michael Kretschmer. V současné době pracuje v závodě na výrobu polovodičových waferů v saském hlavním městě na ploše 72 000 m2 již přibližně 250 lidí. Po rozšíření závodu se očekává nárůst počtu zaměstnanců na 700.

 

Průkopníci průmyslu 4.0

Stroje, které přemýšlejí, údržba ze vzdálenosti 9 000 km, brýle s vestavěnými kamerami – v Drážďanech se nyní nachází jeden z nejmodernějších závodů na výrobu polovodičových waferů na světě. „Díky kombinaci umělé inteligence a internetu věcí vytváříme základ pro neustálé zlepšování výroby založené na datech,“ doplnil Denner. Konkrétně to znamená, že se všechna data z výroby polovodičových waferů – ze zařízení, senzorů a výrobků – shromažďují v centrálním úložišti dat. Tato data jsou vyhodnocována pomocí metod umělé inteligence. Sebeoptimalizační algoritmy se učí na základě dat odvozovat předpovědi. Tímto způsobem lze analyzovat výrobní a údržbové procesy v reálném čase. Algoritmus umělé inteligence např. odhalí i ty nejmenší abnormality ve výrobcích, které se projeví specifickými obrazy vad, tzv. signaturami, na waferech. Příčiny jsou okamžitě analyzovány a odchylky procesu jsou ihned opraveny, ještě dříve, než mohou ovlivnit spolehlivost výrobku. „Umělá inteligence je klíčem k dalšímu zlepšení výrobních procesů a kvality polovodičových součástek a k dosažení vysokého stupně stability procesů,“ vysvětlil Denner. To následně vede k rychlému zahájení sériové výroby polovodičových produktů a zákazníkům to ušetří časově náročné testování, které je jinak např. v automobilovém průmyslu nutné pro uvolnění nové výroby.

 

Digitální dvojče: závod existuje dvakrát

Další zvláštností závodu na výrobu polovodičových čipů je, že existuje dvakrát – jednou v reálném a jednou v digitálním světě. Během výstavby byly všechny části továrny a všechny relevantní stavební údaje týkající se závodu jako celku zaznamenány digitálně a vizualizovány v trojrozměrném modelu. Dvojče se skládá z přibližně půl milionu 3D objektů – od budov a infrastruktury přes zásobovací a likvidační zařízení, kabelové trasy a ventilační systémy až po stroje a výrobní zařízení. To umožňuje simulovat a optimalizovat výrobní procesy i přestavby závodu bez narušení probíhající výroby.

Digitální dvojčata se v drážďanském závodě používají také při údržbě: stroje lze dokonce udržovat na dálku s použitím datových brýlí a rozšířené reality (AR, Augmented Reality). Údržbu v Drážďanech tak může provádět specialista výrobce zařízení v Asii, aniž by musel být přítomen na místě. Kamera datových brýlí přenáší obraz přes půl světa a odborník pak v reálném čase na dálku provede pracovníka v Drážďanech procesem údržby. Tato technika byla rovněž rozhodující pro to, aby bylo možné uvést stroje do provozu navzdory cestovním omezením souvisejícím s pandemií covidu.

 

Kompetence v oblasti polovodičových čipů jako konkurenční výhoda

„Čipy pro vozidla jsou vrcholnou disciplínou techniky polovodičů, protože v automobilu musí být tyto malé komponenty obzvláště odolné,“ uvedl Kröger. Například čipy jsou po celou dobu životnosti vozidla vystaveny silným vibracím a teplotním výkyvům – někdy hlubokému mrazu, jindy velkému horku. Požadavky na spolehlivost jsou přitom vysoké. Vývoj polovodičových čipů pro automobilový průmysl je proto složitější než pro jiné obory. Vyžaduje specifické know-how, které společnost Bosch získávala po desetiletí. Vývojáři a inženýři detailně rozumějí fyzikálním principům mikro­elektronických komponent ve vozidle.

 

Klimaticky neutrální od samého začátku

V novém závodě byla od samého počátku věnována pozornost ochraně životního prostředí a udržitelnosti. Z tohoto důvodu byl závod na výrobu polovodičů v Drážďanech od začátku klimaticky neutrální. Společnost Bosch čerpá ze zkušeností sesterského závodu v Reutlingenu. Systém řízení spotřeby energie zajišťuje výrobu s optimalizovanou spotřebou.

 

Radim Adam

 

Obr. 1. V novém závodě firmy Bosch v Drážďanech se budou vyrábět 300mm wafery polovodičových čipů

Obr. 2. Výroba probíhá v čistých prostorech a je plně automatizovaná