Bosch otevírá v Drážďanech jeden z nejmodernějších závodů na čipy 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.
„Mikroelektronika je základem téměř každé slibné technologie, pro aplikace umělé inteligence, pro kvantové výpočty a pro automatizované a propojené řízení,“ uvedla spolková kancléřka Angela Merkelová. „Nová továrna na wafery je největší investicí v historii společnosti. To nelze příliš zdůrazňovat. Samotná jeho velikost a další výrobní kapacita jsou působivé.“
„Polovodiče přispějí k rozvoji průmyslových odvětví, kde Evropa vyniká, jako je doprava, výroba, čistá energie a zdravotnictví. Pomůže posílit evropskou konkurenceschopnost jako kolébky špičkových inovací,“ uvedla Margrethe Vestagerová, místopředsedkyně Evropské komise.
Společnost Bosch investuje do této high-tech lokality přibližně jednu miliardu eur. Jedná se o největší jednorázovou investici ve více než 130leté historii společnosti. Výroba bude v Drážďanech zahájena již v červenci, tedy o půl roku dříve, než bylo plánováno. Od této doby se polovodiče vyrobené v novém závodě budou používat v elektrickém nářadí Bosch. Pro potřeby automobilového průmyslu bude výroba čipů zahájena v září, tedy o zhruba tři měsíce dříve, než bylo plánováno.
„Nový závod na čipy je přínosem pro Evropu, Německo i Sasko. To je přímo i nepřímo spojeno s mnoha novými pracovními místy v obrovsky rostoucím odvětví. Miliardová investice posiluje Silicon Saxony a celý evropský polovodičový průmysl,“ uvedl saský ministerský předseda Michael Kretschmer. V současné době pracuje v závodě na výrobu waferů v saském hlavním městě na ploše 72 000 metrů čtverečních již přibližně 250 lidí. Po rozšíření závodu se očekává nárůst počtu zaměstnanců na 700.
Bosch vyrábí vlastní polovodiče od roku 1958. Vysoce komplexní integrované obvody sjíždějí z výrobní linky v závodě v Reutlingenu již od roku 1970. Od zavedení 200milimetrové technologie v roce 2010 investovala společnost Bosch jen do svých závodů na výrobu polovodičů v Reutlingenu a Drážďanech více než 2,5 miliardy eur.
Stroje, které přemýšlejí, údržba ze vzdálenosti 9 000 kilometrů, brýle s vestavěnými kamerami: V Drážďanech se nyní nachází jeden z nejmodernějších závodů na výrobu waferů na světě. „Díky kombinaci umělé inteligence a Internetu věcí vytváříme základ pro neustálé zlepšování výroby založené na datech,“ říká Volkmar Denner, předseda představenstva společnosti Robert Bosch. Konkrétně to znamená, že se všechna data z výroby polovodičů – ze zařízení, senzorů a výrobků – shromažďují v centrálním úložišti dat. Každou sekundu jsou tak v závodě generována výrobní data o objemu odpovídajícím 500 stranám textu. Za jeden den to představuje více než 42 milionů popsaných listů. Tato data se pak vyhodnocují pomocí metod umělé inteligence. Sebeoptimalizační algoritmy se učí odvozovat předpovědi na základě dat dat. Tímto způsobem lze analyzovat výrobní a údržbové procesy v reálném čase. Algoritmus umělé inteligence například odhalí i ty nejmenší abnormality ve výrobcích, které se projeví specifickými obrazy vad, tzv. signaturami, na waferech. Příčiny jsou analyzovány okamžitě a odchylky procesu jsou bleskově opraveny, ještě dříve, než mohou ovlivnit spolehlivost výrobku. „Umělá inteligence je klíčem k dalšímu zlepšení výrobních procesů a kvality polovodičů a k dosažení vysokého stupně stability procesů,“ vysvětlil Denner. To následně vede k rychlému zahájení sériové výroby polovodičových produktů a zákazníkům ušetří časově náročné testování, které je jinak například v automobilovém průmyslu nutné pro uvolnění nové výroby. Pomocí umělé inteligence lze také optimalizovat údržbu. Algoritmy mohou přesně předpovídat, zda a kdy výrobní stroj nebo robot potřebuje údržbu nebo seřízení. To znamená, že práce neprobíhají podle pevného plánu, ale přesně tehdy, kdy je to potřeba – a dříve, než nastanou problémy.
Další zvláštností závodu na výrobu polovodičů je, že existuje dvakrát – jednou v reálném a jednou v digitálním světě. Říká se tomu „digitální dvojče“. Během výstavby byly všechny části továrny a všechna relevantní stavební data týkající se závodu jako celku zaznamenána digitálně a vizualizována 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 optimalizace procesů i přestavby bez narušení probíhající výroby. High-tech se v drážďanském závodě používá také při údržbě: Stroje lze dokonce udržovat na dálku pomocí datových brýlí a rozšířené reality (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 technologie byla také klíčová pro to, aby bylo možné uvést stroje do provozu navzdory cestovním omezením souvisejícím s pandemií koronaviru.
Polovodiče v podobě mikročipů se nacházejí téměř v každém technickém zařízení – v chytrých telefonech, televizorech, fitness náramcích. A bez polovodičů dnes nejezdí a ani v budoucnu nebude jezdit žádné auto. V roce 2016 mělo každé nové vozidlo na celém světě v průměru více než devět čipů od společnosti Bosch, například v řídicí jednotce airbagů, brzdovém systému nebo parkovacím asistentu. V roce 2019 jich bylo již více než 17. To znamená téměř zdvojnásobení během několika let. Největší růst v nadcházejících letech odborníci vidí v asistenčních systémech pro řidiče, informačních a zábavních systémech a elektrifikaci pohonného systému. Společnost Bosch reaguje na tuto zvýšenou poptávku po polovodičích svým závodem na výrobu waferů v Drážďanech. „Polovodiče jsou stavebními kameny pokroku. Elektronické komponenty vybavené čipy z Drážďan umožňují aplikace, jako je automatizovaná jízda šetřící zdroje a nejvyšší možná ochrana cestujících,“ řekl Harald Kröger, člen představenstva společnosti Robert Bosch GmbH. Tento růst potvrzují i průzkumy: Ještě v roce 1998 činila hodnota mikroelektroniky v novém automobilu 120 eur. V roce 2018 to bylo již 500 eur a v roce 2023 se očekává, že překročí 600 eur (zdroj: ZVEI). Polovodiče jsou tak oblastí růstu i pro společnost Bosch.
„Čipy pro vozidla jsou vrcholnou disciplínou polovodičové technologie. 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 hluboko pod bodem mrazu, jindy vysoko nad bodem varu vody. To znamená vyšší nároky na spolehlivost čipů. Vývoj polovodičů pro automobilový průmysl je proto složitější než u jiných aplikací. Vyžaduje specifické know-how, které společnost Bosch získávala po desetiletí. Vývojáři a inženýři rozumí fyzikálním principům mikroelektronických komponent ve vozidle. Díky tomu jsou možné vytvořit kompletní systémy pro ochranu automobilů před nehodami a ochranu životního prostředí, které společnost také vyvíjí a vyrábí – a to vše z jediného zdroje. „Tato dvojí síla, tj. kombinace know-how čipů a systémového know-how, má pro Bosch strategický význam,“ říká Kröger. Kromě toho Bosch posiluje své silné stránky v oblasti vývoje a výroby polovodičů systémovým know-how v oblasti elektroniky a softwaru. To společnosti umožňuje zajistit kvalitu svých výrobků, neustále je rozvíjet a snižovat náklady.
Společnost Bosch si pro svůj závod na výrobu waferů vybrala Drážďany po srovnání míst po celém světě. „Silicon Saxony“ („Křemíkové Sasko“) je největší evropskou a pátou největší světovou lokalitou pro mikroelektroniku. Každý třetí čip vyrobený v Evropě se vyrábí zde. Region pro to nabízí ideální podmínky. „Výběr lokality a výstavba továrny vypovídají o velké důvěře v Sasko jako místo pro špičkové technologie se zkušenými a kvalifikovanými odborníky a jedinečnou sítí, která zde vznikla v průběhu desetiletí,“ řekl saský ministerský předseda Kretschmer. Drážďany mají dobrou infrastrukturu s krátkými vzdálenostmi a dobrým spojením. Ta zahrnuje společnosti z dodavatelského průmyslu, poskytovatele služeb a uživatele, jakož i univerzity a výzkumné instituce s příslušnými technologickými znalostmi.
