6月7日,全球最大汽車零部件供應商博世集團宣布,耗資10億歐元的德累斯頓晶圓廠已正式落成,將從下個月開始為全球制造汽車芯片。

來源:彭博社
據介紹,經過三年的建設,博世高度自動化的德累斯頓工廠目前擁有約250名員工,最大規模可容納將擁有700名員工。工廠占地10萬平方米(約14個足球場),主要生產汽車專用集成電路(ASICs)和功率半導體產品。
該廠的核心工藝是65nm,主要產品是制造300mm晶圓,單片晶圓可生產超過30000顆芯片。
德累斯頓地區擁有歐洲最重要的、成熟的微電子產業集群。大批汽車與服務供應商以及高等學府均在此落戶,故而被稱為“硅谷薩克森”。格芯的德國晶圓廠、英飛凌晶圓工廠以及大眾集團的全球唯一全透明汽車工廠均選址于此。
博世的德累斯頓新工廠投資約10億歐元(約合人民幣77億元),是博世集團135年歷史上最大的單筆投資項目。
除了德累斯頓晶圓廠,博世還有一家晶圓廠位于羅伊特林根。
兩家晶圓廠的區別在于,
新晶圓廠生產的是直徑為300毫米的晶圓,羅伊特林根工廠生產的是150毫米和200毫米晶圓,以及2019年新安排給它的碳化硅芯片。
博世集團是全球第一大汽車技術供應商, 自1886年德國的卡爾·本茨制造出世界上第一輛以汽油為動力的三輪汽車至今,汽車已有百余年的歷史。在這將近一個半世紀中,汽車已經發生了翻天覆地的變化。在這個過程中,與之相關的汽車技術也在不斷向前發展。回顧歷史,我們發現了這樣一家企業,它所掌握的汽車技術幾乎可以涵蓋整部汽車發展史,它就是博世。
除去汽車領域的成就,博世同時也是一家半導體公司。
1970年,博世開始涉足半導體領域,產品類別從從最開始的ASICS逐步演進到到現在的碳化硅功率半導體;產線從最開始的6英寸晶圓片發展到現在的12英寸晶圓片。
從產品角度來看,目前,博世在半導體領域主要有三大類產品:
一是MEMS,這也是目前博世出貨量最多的一款產品,包括慣性、角速度、壓力傳感器,可以用在消費領域和汽車領域;
二是集成電路,也就是我們說的IC(integrated circuit)或者是ASICS,是專用系統芯片和傳感器,用在特定的汽車應用中。目前為止,這部分的產品主要還是對內使用;
三是功率半導體,它包括傳統硅基的IGBT和碳化硅功率半導體,前者主要打包成系統產品對外出售,后者則是計劃會直接對外銷售。

從生產線的角度來說,最開始的6英寸的晶圓片,逐步發展到8英寸,以及2010年的時候,8英寸開始落地生產,2018年在德國德累斯頓,開始12英寸晶圓片的生產。
根據Strategy Analytics的數據,博世居于2019年全球汽車傳感器市場的首位,拿到了14.1%的市場份額;另在功率半導體市場里排名第三,占比9.1%。
博世想要強化其在汽車半導體領域中的地位,那么布局碳化硅功率半導體就成必然。因為這是電動車的技術趨勢。電動車需要更長的續航、更大的電池電壓和更快的充電速度,現在的IGBT無法滿足,只有碳化硅可以滿足以上需求。
博世于2019年10月正式宣布開展碳化硅的相關業務,并在第一家晶圓廠——德國羅伊特林根建設一條車規級生產線。預計裸芯片會在2021年的年底上市,分立器件MOSFET大概會在2022年初上市。這兩種產品都將基于對客戶的需求進行匹配。
在今后幾年,碳化硅功率半導體將會密集上車,應用于電動汽車當中的逆變器、車載充電器、DC/DC直流轉換,以及充電樁等產品當中。
博世計劃提供裸芯片和MOSFET這兩款產品。每種產品都可以提供兩種電壓形式,一種是1200伏,主要針對高性能逆變器和充電器;一種是750伏的,是標準性能逆變器和充電器。
如今,新晶圓廠——德累斯頓晶圓廠的產能將為博世滿足日益增長的半導體產品需求提供極大的助力。該晶圓廠投入運營后,生產的產品主要是用于汽車的功率半導體,如用于電動和混合動力汽車的DC-DC轉換器等。
整個汽車產業邁向“電氣化”已是大勢所趨,隨著ICT技術的發展,“車聯網”包括自動駕駛技術更是各大主機廠和供應商的戰略主攻方向之一。而上述趨勢的背后,都繞不開——“汽車芯片”,這一核心部件!
顯而易見,車規級芯片的需求增長極為強勁。車規級芯片與消費電子芯片也有很大的不同:
○ 消費電子受限于本身的體積,追求芯片制程小,工藝技術更先進,利潤相對較高;汽車體積大,大部分芯片使用在底盤、安全、車燈控制等低算力領域,因此不用過于追求先進的制程工藝,利潤也相對較低。
○ 消費電子芯片遵循摩爾定律,更新頻繁;汽車芯片的技術水平雖然不高,但對質量的要求卻極高。汽車作為交通工具的特殊性,使得其對汽車芯片可靠性、安全性、長效性的要求極其嚴苛。在使用壽命要求上,消費電子芯片要求的使用壽命為10年,汽車芯片長達20年。
博世半導體除了自建晶圓工廠外,還通過合作、投資等不同的方式進行著自己的布局。這些跡象都暗示著這家百年德企,正在All-In汽車半導體,以應對各種不確定的因素造成的芯片供應問題!
3月9日,格芯(GlobalFoundries)宣布,其位于德國德勒斯登(Dresden)的Fab 1廠房,將為博世(Bosch)生產高頻車用雷達芯片。
博世將直接與格芯合作,共同開發先進駕駛輔助系統(ADAS)應用的毫米波(mmWave)系統單芯片(SoC),將以格芯22FDX RF制程生產,格芯預計2021年下半開始出貨,供博世進行新一代汽車雷達測試。
這標志著博世開始直接找晶圓代工廠商合作協助生產自己設計的定制化芯片,而非向第三方企業采購。
除此之外,3月份,博世還宣布,隸屬于博世集團的羅伯特·博世創業投資公司(RBVC)已完成對基本半導體的投資。基本半導體總部位于深圳,是國內碳化硅功率器件提供商之一。
根據官方資料,基本半導體針對新能源汽車開發的車規級碳化硅功率模塊將于2021年實現量產。
更早在2020年年初,在激光雷達領域,博世和安森美半導體共同投資禾賽科技;博世創投投資馭勢科技;投入5000萬元與清華大學推進人工智能的研究。
這一系列的舉動標志著傳統Tier 1、Tier 2、Tier 3的多層供應鏈合作模式開始被打破。
如博世這類Tier 1供應商,開始減少向傳統Tier 2、Tier 3芯片供應商拉貨,直接自研專用芯片并找晶圓代工廠協助生產,或干脆直接自建晶圓制造廠房自行生產。這樣的汽車供應鏈變革目前才剛開始,未來將可能歷經一場漫長的變革動蕩。
據了解,博世此舉是參考了特斯拉自研車用SoC,然后由三星電子代工的合作模式。這也意味著汽車零部件供應商已經意識到,只有自己獨特技術和自主核心IP才是解決之道,而采用其他芯片供應商的產品的同時,這些供應商也能把相同的產品賣給其他車廠。
這一趨勢最早在智能手機時代就已體現,如高通研發的移動處理器,由專業晶圓制造廠代工生產,最終形成當前看到的手機產業鏈運作模式。特斯拉則將此模式率先帶到電動車產業鏈。
所有的投入,都是面對新需求的一種探索和嘗試。對于全球巨頭而言,主動求變,總好過時過境遷的被動。更何況,他們有資本去引領變革。
除博世外,受益于新能源汽車、5G通信等應用市場迅猛發展,功率半導體近兩年迎來市場東風,面對市場需求,其它功率半導體巨頭們亦已啟動擴產!
6月7日,華潤微發布公告稱,其全資子公司擬與國家集成電路產業投資基金二期股份有限公司及重慶西永微電子產業園區開發有限公司共同簽署投資協議,發起設立潤西微電子(重慶)有限公司(以下簡稱“潤西微電子”)。
潤西微電子注冊資本擬為50億元人民幣,由項目公司投資建設12吋功率半導體晶圓生產線項目,項目計劃投資75.5億元人民幣。其中,華微控股以自有資金出資9.5億元,出資完成后占項目公司注冊資本的19%。建成后預計將形成月產3萬片12吋中高端功率半導體晶圓生產能力,并配套建設12吋外延及薄片工藝能力。
5月11日,士蘭微發布公告宣布,廈門士蘭集科微電子有限公司于近日啟動了第一條12吋芯片生產線“新增年產24萬片12英寸高壓集成電路和功率器件芯片技術提升及擴產項目”。
該項目主要內容為:在士蘭集科現有的12吋集成電路芯片廠房內,通過增加生產設備,配套動力及輔助設備設施建設,以及凈化車間裝修等,實現新增年產24萬片12英寸高壓集成電路和功率器件芯片生產能力。該項目總投資為20億元,實施周期為2年。
士蘭微表示,該項目的實施有利于加快推動士蘭集科12吋集成電路芯片生產線的建設和運營,進一步提升制造工藝水平,對公司的經營發展具有長期促進作用。
東芝
今年3月,東芝宣布將斥資約250億日元,在日本石川縣加賀東芝電子公司新建一條300mm晶圓生產線,以提高功率半導體生產能力,該生產線計劃于2023年上半年開始量產,主要用于制造低壓金屬氧化物半導體場效應晶體管(MOSFET)和絕緣柵雙極晶體管(IGBT)。
國內功率半導體廠商聞泰科技(安世半導體的母公司)于2020年8月宣布投資120億元人民幣(約18.5億美元)在上海臨港新建一座300mm(12英寸)功率半導體晶圓廠,該晶圓廠已于今年1月動工,將于2022年7月投產,產能預計將達到每年40萬片。
當下,美國、歐洲,以及中國大陸的功率半導體、車用芯片廠商,很多都在新建12英寸晶圓廠,而8英寸向12英寸晶圓產線轉移已經持續多年,當下的全球性芯片缺貨在很大程度上加速了這一趨勢轉換。可以預見的是,功率半導體行業景氣度持續提升。
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