Zes redenen: Daarom is Bosch's nieuwe 300-millimeter halfgeleiderfabriek een van de modernste chipfabrieken ter wereld

Elektronisch verbonden en hooggeautomatiseerde productie

Elk van de ongeveer 100 machines en installaties in de 10.000 vierkante meter grote cleanroom is elektronisch met elkaar en met de complexe gebouwinfrastructuur verbonden via een datacentrum. Hiervoor zijn 300 kilometer datalijnen aangelegd. Per machine worden zo tot 1.000 datakanalen in realtime vastgelegd en binnen het bedrijf naar een server doorgestuurd. Deze gecentraliseerde data-architectuur in de waferfabriek is een van de grootste sterktes van de nieuwe Bosch-fabriek. In totaal ontstaan productiedata ter omvang van ongeveer 500 pagina’s tekst per seconde. Een dag lang zou dat meer dan 42 miljoen beschreven vellen papier zijn met een gewicht van 22 ton. Aan de hand van deze gegevens kan bijvoorbeeld op elk moment worden nagegaan waar elke wafer zich in de productie bevindt, waar hij als volgende naartoe gaat en wanneer hij daar aankomt. Het transport van de wafers van installatie naar installatie wordt verzorgd door een volledig automatisch transportsysteem met afzonderlijke transportdozen, zogenaamde FOUPs (Front Opening Unified Pod). In de FOUPs bevinden zich telkens tot 25 wafers. Handmatig transport is daarmee volledig geëlimineerd.

Eerste AIoT-fabriek

De halfgeleiderfabriek in Dresden is Bosch’s eerste AIoT-fabriek. AIoT – deze term staat voor de combinatie van Kunstmatige Intelligentie en het Internet of Things. Daarmee legt Bosch de basis voor een datagestuurde, continue verbetering in de productie en zet het nieuwe maatstaven op het gebied van Industrie 4.0. Zo kan het datavolume dat in de waferfabriek ontstaat, worden geëvalueerd met methoden van Kunstmatige Intelligentie (KI). Een KI-algoritme herkent bijvoorbeeld zelf kleinste fouten, die zichtbaar worden door specifieke foutpatronen, zogenaamde handtekeningen, op de wafers. De oorzaken worden onmiddellijk geanalyseerd en procesafwijkingen direct gecorrigeerd, nog voordat ze de betrouwbaarheid van het product kunnen beïnvloeden. Dit is de sleutel om productieprocessen en de kwaliteit van halfgeleiders verder te verbeteren en een hoog niveau van processtabiliteit te bereiken. Dit leidt op zijn beurt tot een snelle marktintroductie van halfgeleiderproducten. KI-algoritmen kunnen bovendien nauwkeurig voorspellen of en wanneer een productieapparaat of robot onderhoud of bijstelling nodig heeft. De werkzaamheden vinden dus niet volgens een star schema plaats, maar precies wanneer dat nodig is – en op tijd, voordat problemen ontstaan. Ook in de productiecontrole wordt KI ingezet om wafers tijd- en kostenbesparend door tot wel 700 processtappen te navigeren bij ongeveer 100 installaties in de fabriek.

Fabriek met ‘digitale tweeling’

De halfgeleiderfabriek in Dresden bestaat in twee versies – één in de echte wereld en één in de digitale – men spreekt van de ‘digitale tweeling’. Alle onderdelen van de fabriek en alle relevante bouwgegevens van de volledige halfgeleiderfabriek zijn al tijdens de bouwfase digitaal vastgelegd en in de vorm van een driedimensionaal model weergegeven. De tweeling bestaat uit ongeveer een half miljoen 3D-objecten – van gebouwen en infrastructuur, via ver- en ontgassingsinstallaties, kabeltracés en ventilatiesystemen tot de machines en productie-installaties. Daarmee kunnen procesoptimalisaties, maar ook verbouwingen worden gesimuleerd zonder de lopende productie te verstoren. Ook nieuwe installaties worden altijd tweemaal geleverd aan de fabriek – eenmaal in de echte wereld en eenmaal in de vorm van digitale modellen.

Met de ogen van de databril

Bosch gebruikt in de fabriek in Dresden Augmented Reality (AR). Dankzij slimme AR-data-brillen of tablets worden gebruikers digitale inhoud in de echte omgeving weergegeven. Een door Bosch ontwikkelde AR-app maakt bijvoorbeeld de energiedata uit de waferfabriek zichtbaar in een virtueel gebouwmodel. Daarmee kan de CO₂-voetafdruk van productiemachines worden geoptimaliseerd. Daarnaast ondersteunen databrillen bij de bouwplanning en worden ze in de toekomst een belangrijk hulpmiddel bij het op afstand onderhouden van installaties door experts wereldwijd, die niet ter plaatse zijn.

Klaar voor 5G

Om de gegevensoverdracht tussen machines en computers in de toekomst nog flexibeler te maken, wordt in de halfgeleiderfabriek binnenkort de nieuwe mobiele standaard 5G ingevoerd. De fabriek is daarom vanaf het begin ‘5G-ready’. Alle benodigde bouwmaatregelen voor een 5G-infrastructuur zijn bij de bouw al meegenomen.

Vanaf het begin klimaatneutraal

Op de nieuwe locatie is vanaf het begin rekening gehouden met milieubescherming en duurzaamheid. Daarom is de halfgeleiderfabriek in Dresden vanaf het begin klimaatneutraal gemaakt. Bosch maakt hiervoor gebruik van de ervaringen van de zusterfabriek in Reutlingen. De hoofdenergievoorziening gebeurt bijvoorbeeld volledig door windenergie en klimaatneutraal aardgas. Bovendien zorgt een uitgekiend energiebeheer voor een verbruiksgeoptimaliseerde productie.