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Bosch startet in Dresden die Chipfabrik der Roboter und neuronalen Netze

Roboter dominieren die Bosch-Fabrik Dresden. Foto: Bosch

Roboter dominieren die Bosch-Fabrik Dresden. Foto: Bosch

Statt Tausender beschäftigt das milliardenteures Halbleiterwerk zum Start nur 250 Leute – der Reinraum selbst ist fast menschleer

Dresden, 7. Juni 2021. Die neue milliardenteure Chipfabrik von Bosch in Dresden startet heute offiziell mit gerade einmal rund 250 Mitarbeitern – von denen zudem nur einige wenige auch physisch im Reinraum arbeiten. Später will der schwäbische Technologiekonzern seine Belegschaft zwar noch auf 700 Köpfe aufstocken. Doch selbst das ist wenig im Vergleich zu den 1500 bis 3000 Menschen, die noch in den 1990ern ein Halbleiterwerk dieser Größenordnung bevölkert hätten. Der Hauptgrund dafür ist der strikte Hochautomatisierungs-Kurs, den die deutsche Halbleiterbranche seither eingeschlagen hat – um überhaupt konkurrenz- und überlebenfähig im internationalen Wettbewerb zu bleiben.

Blick in den Reinraum der neuen Halbleiterfabrik von Bosch in Dresden. Foto: Bosch

Blick in den Reinraum der neuen Halbleiterfabrik von Bosch in Dresden. Foto: Bosch

Schwaben setzten auf vernetzte, hochautomatische Produktion mit KI-Analyse

Bosch setzt dabei in Dresden auf ein fortgeschrittenes Konzept namens „AIoT“ das „Artifizielle Intelligenz“ (AI), „Industrie 4.0“ (I4.0) und industrielles „Internets der Dinge“ (IoT) verbindet. Und so ist das neue Werk eben eine Fabrik geworden, die von Automaten, Robotern, Künstlicher Intelligenz und Ingenieuren gesteuert wird: Im ewiggelben Licht des Reinraums sind kaum noch Menschen zu sehen. „Operators haben wir überhaupt keine mehr“, erzählt Helmut Wurzer, der in der Bosch-Fabrik für die Fertigungsprozesse zuständig ist. Allenfalls ein paar Wartungstechniker und Ingenieure streifen durch die langen, menschenleeren Gänge mit den Ionenimplantern, Lithografie-Maschinen, Trockenätzern und anderen Anlagen für die Autochip-Produktion. Der Mensch greift nur dort ein, wo sich die Maschinen überfordert fühlen. „Viele arbeiten aber auch gleich remote“, sagt Wurzer. Gemeint ist: Meist pellen sich die Ingenieure gar nicht erst in den Schutzanzug, sondern klinken sich lieber nur virtuell und aus der Ferne in den Reinraum ein. Unter Umständen können sie sogar zu Hause aus Anlagen steuern, analysieren oder neu justieren.

Blick auf die wachsende Bosch-Chipfabrik in Dresden. Foto: Hasselblad für Bosch

Blick auf die wachsende Bosch-Chipfabrik in Dresden. Foto: Hasselblad für Bosch

Jeder Autochip durchläuft rund 700 Prozessschritte

Im Alltagsbetrieb aber handeln die Maschinen die Produktionsabläufe ganz allein untereinander aus: Eine Art Hightech-Eisenbahn unter der Reinraum-Decke transportiert die 300 Millimeter großen Siliziumscheiben (Wafer), auf der die Chips erzeugt werden, von Maschine zu Maschine. Roboterarme greifen sich die Scheiben, befüllen damit Vakuumkammern oder Hightech-Öfen, ziehen die bearbeiteten Wafer nach vollbrachtem Werk wieder heraus, schieben sie in den Transportwagen (Carrier), der sie dann unter der Decke binnen Sekunden zur nächsten Anlage, zum nächsten Bearbeitungsschritt kutschiert. Rund 700 solcher Prozessschritte durchläuft ein durchschnittlicher Auto-Chip bei Bosch. Und dies ist allein für das sogenannte „Frontend“ gerechnet, also die Erzeugung der wenige Dutzend Nanometer kleinen Chipstrukturen. Danach sind noch weitere Arbeiten in anderen Fabriken nötig, um die Wafer in einzelne Chips zu zersägen, zu kontaktieren, mit Gehäusen zu umhüllen, bis der Elektronikbaustein wirklich einbaubereit ist.

Bei der KI fließen Sensordaten-Ströme aus Anlagen, Subfab und Analyselaboren zusammen

Dutzende, teils sogar Hunderte Sensoren pro Anlage sammeln dabei Prozessdaten und melden sie an die „Künstliche Intelligenz“ (KI) der Fabrik weiter. Die fordert dazu Medien-Informationen aus der sogenannten „Subfab“ unter dem Haupt-Reinraum an, in der die Stromkabel, Gas- und Wasserleitungen und anderen „Lebensadern“ der Chipfabrik verlaufen: Wieviel Spannung liegt an welcher Maschine an? Wie hoch ist der Gasdruck in der Leitung? Ist das Reinraumwasser auch rein genug? Kombiniert mit den Messdaten aus den Analyselaboren lassen sich so kleine Abweichungen im Produktionsprozess frühzeitig erkennen, noch bevor sie sich hochschaukeln und zu Ausschuss-Losen im Wert ganzer Eigenheimsiedlungen führen.

Fabrik ist für 5G-Betrieb vorbereitet

„Diese Fülle an Daten könnte kein Ingenieur so schnell analysieren“, erklärt Helmut Wurzer., Schon von daher sei es über kurz oder lang unabdingbar, dafür Künstliche Intelligenz einzusetzen. Die neuronalen Netze von Bosch Dresden befindet sich derzeit zwar noch im Daten-Fütter- und -Lernmodus. Aber zum Jahresende wollen die Ingenieure ihre KI online schalten, so dass sie nach und nach Echtzeit-Kontrolle über die Chipproduktion übernimmt. Zu Debatte steht auch, später auch autonome mobile Roboter und Funknetze der 5. Generation (5G) in der Fabrik einzuschalten, um ein noch komplexeres und flexibleres Datensammel-Netzwerk zu knüpfen. Die Fab wurde gleich von Anfang an für einen späteren 5G-Betrieb vorbereitet.

Feuerprobe Corona: Datenbrillen mit erweiterter Realität halfen in Seuchenzeiten bei der Installation

Eine erste Feuerprobe haben die neuen „AIoT“-Technologien in Dresden bereits bestanden: Weil während der Corona-Zeit viele Spezialisten von Anlagen-Zulieferern nicht mehr nach Dresden eingeflogen werden konnten, setzten die Bosch-Techniker auf „Augmentierte Realität“ (AR): Sie setzten sich im Reinraum Datenbrillen auf, in die virtuelle 3D-Zwillinge der Maschinen eingespeist waren. Die halfen dann dabei, die teuren und komplexen Mikroelektronik-Anlagen doch noch rechtzeitig zu installieren und zum Laufen zu bringen.

Bosch Dresden sieht sich mit seinem AIoT-Konzept auch international vorn

Den Stolz auf all diese neuen AIoT-Technologien merkt man den Dresdner Bosch-Leuten an: In puncto feine Mikroelektronik-Strukturen kann die neue Fabrik zwar mit den Spitzenwerken von TSMC, Samsung und Intel nicht ganz mithalten: Statt bei sieben Nanometern ist bei Bosch Dresden bereits bei 65 Nanometern Schluss. Doch in der Hochautomatisierung gelten die Sachsen schon seit Jahren auch international als Pioniere. Und Bosch Dresden hebt diesen Ansatz nun auf eine neue Stufe. „Da gehören wir zum internationalen Benchmark“, sagt Wurzer: Gemeint ist: Wir sind Spitze.

Autor: Heiko Weckbrodt

Quellen: Virtuelle RR-Führung Bosch Dresden, Oiger-Archiv