Bosch opent ‘chipfabriek van de toekomst’ in Dresden

"Het is voor Bosch van strategische belang halfgeleiders als kerntechnologie zelf te ontwikkelen en te produceren", verklaarde Volkmar Denner, CEO van Robert Bosch. "Met behulp van artificiële intelligentie tillen we de halfgeleiderproductie in Dresden naar een nieuw niveau. In Dresden openen we hiermee onze eerste AloT-fabriek: van meet af aan volledig geconnecteerd, datagestuurd en zelfoptimaliserend".

Bosch investeert ongeveer een miljard euro in de hightechvestiging. Dit is de grootste investering in één project in de meer dan 130-jarige geschiedenis van het bedrijf. De productie in Dresden start in juli – een half jaar vroeger dan gepland. Vanaf dan zullen de halfgeleiders die in de nieuwe fabriek worden geproduceerd, gebruikt worden in het elektrisch gereedschap van Bosch. De microchipproductiee voor de automobielsector start in september – een kwartaal eerder dan gepland. Er werken nu 250 mensen op een oppervlakte van 72.000 vierkante meter. In de laatste fase van de uitbreiding van de vestiging zal dit aantal groeien tot 700 medewerkers.

Bosch produceert zelf halfgeleiders sinds 1958. De fabriek in Reutlingen produceert sinds 1970 speciale onderdelen die in deze vorm niet op de markt verkrijgbaar zijn. Vanaf de invoering van de 200-millimeter- technologie in 2010 heeft Bosch alleen in zijn halfgeleiderproductievestigingen in Reutlingen en Dresden 2,5 miljard euro geïnvesteerd. Daarnaast heeft de onderneming miljarden geïnvesteerd in de ontwikkeling van micro-elektronica. Op die manier zet het bedrijf zijn groeistrategie in de ontwikkeling en productie van halfgeleiders voort.

Industrie 4.0

Machines die meedenken, onderhoudswerkzaamheden op 9000 kilometer afstand, brillen met ingebouwde camera’s: de halfgeleiderfabriek in Dresden wordt een van de modernste ter wereld. "Dankzij de combinatie van artificiële intelligentie en het Internet of Things creëren we de basis voor datagestuurde, permanente verbetering in de productie", zegt Denner. Concreet betekent dit dat alle gegevens van de halfgeleiderfabriek – van systemen, sensoren en producten – in één centrale gegevensopslagplaats worden verzameld. In de fabriek worden elke seconde productiegegevens met een volume van omgerekend 500 bladzijden tekst gegenereerd. Per dag komt dit neer op meer dan 42 miljoen bladzijden. Deze gegevens worden vervolgens met behulp van artificiële intelligentiemethoden geëvalueerd. Zelfoptimaliserende algoritmen leren om voorspellingen af te leiden uit de gegevens. Hierdoor kunnen fabricage- en onderhoudsprocessen in realtime worden geanalyseerd. Een AI-algoritme herkent bijvoorbeeld de kleinste afwijkingen in de productie, die door specifieke foutbeelden, zogenaamde signaturen, op de wafers zichtbaar worden. De oorzaken worden meteen geanalyseerd en de procesafwijkingen onmiddellijk gecorrigeerd, nog voordat zij de betrouwbaarheid van het product kunnen aantasten.

"Artificiële intelligentie is de sleutel om fabricageprocessen en de kwaliteit van de halfgeleiders verder te verbeteren en een hoge mate van processtabiliteit te verwezenlijken", verklaarde Denner. Dit leidt op zijn beurt tot een snelle start van de serieproductie van halfgeleiderproducten en bespaart klanten tijdrovende tests, die anders bijvoorbeeld in de automobielsector nodig zouden zijn om een nieuwe productie vrij te geven. Ook onderhoudswerkzaamheden kunnen met behulp van artificiële intelligentie worden geoptimaliseerd. Algoritmen kunnen nauwkeurig voorspellen of en wanneer een productiemachine of robot onderhoud moet krijgen of opnieuw moet worden afgesteld. Dit betekent dat de werkzaamheden niet gebeuren volgens een rigide plan, maar precies op het moment dat het nodig is en voordat er zich problemen voordoen.

Digital twin: de fabriek bestaat in twee versies

Een ander bijzonder kenmerk van de halfgeleiderfabriek is dat ze in twee versies bestaat – eenmaal in de reële en eenmaal in de digitale wereld, in de vorm van een digital twin. Alle onderdelen van de fabriek en alle relevante bouwplangegevens van de complete halfgeleiderfabriek werden tijdens de bouwfase digitaal geregistreerd en gevisualiseerd in de vorm van een driedimensionaal model. De twin bestaat uit ongeveer een half miljoen 3D-objecten – van gebouwen en infrastructuur, aan- en afvoersystemen, kabelroutes en ventilatiesystemen tot de machines en productie- installaties. Dit maakt het mogelijk procesoptimalisaties en conversiewerkzaamheden te simuleren zonder de lopende productie te moeten stilleggen. Ook bij onderhoudswerkzaamheden in de fabriek in Dresden wordt hightech toegepast: via databrillen en augmented reality kunnen de machines op afstand worden onderhouden. Zo kunnen onderhoudswerkzaamheden door de expert van een fabrikant van installaties in Azië worden uitgevoerd, zonder dat die ter plaatse hoeft te zijn. De camera van de databril verstuurt de videobeelden naar de andere kant van de wereld, waar de expert de medewerker in Dresden in realtime door het onderhoudsproces loodst. Deze technologie was ook van cruciaal belang om de machines in bedrijf te kunnen stellen ondanks de door het coronavirus opgelegde reisbeperkingen.

Expertise in halfgeleiders als concurrentievoordeel

"Microchips voor voertuigen zijn de koningsdiscipline van de halfgeleidertechniek. In auto’s moeten deze kleine bouwstenen immers een bijzonder groot weerstandsvermogen hebben", aldus Harald Kröger, lid van de raad van bestuur. "De microchips krijgen tijdens de gehele levensduur van een voertuig sterke trillingen en temperatuurschommelingen te verwerken – soms tot ver onder het vriespunt, dan weer tot ver boven het kookpunt van water. Dit betekent dat de lat voor de betrouwbaarheid van microchips erg hoog ligt."

‘Silicon Saxony’: Europa’s grootste locatie voor micro-elektronica

Bosch koos Dresden als vestiging voor zijn halfgeleiderfabriek na een vergelijking van steden overal ter wereld. ‘Silicon Saxony’ is Europa’s grootste locatie voor micro- elektronica en de vijfde grootste ter wereld. Elke derde in Europa geproduceerde microchip wordt hier gemaakt. Dresden beschikt over een goede infrastructuur met korte afstanden en goede verbindingen. Hiertoe behoren ook bedrijven uit de toeleverings-, diensten- en afnemerssector evenals universiteiten en onderzoeksinstellingen met de bijbehorende technologische expertise.