随着去年新冠肺炎疫情的全球爆发，在家工作已经成为蓝星国家的普遍操作，因此工厂减产或停产的消息也并不少见。在新冠肺炎为全球发展按下“暂停键”几个月后，各种汽车公司逐渐开始恢复生产。但芯片短缺甚至相继停产的消息令人担忧，影响了整车的成交价格。

与此同时，汽车行业正在快速向“新四化”转型，智能化、自动化是车企和头部供应商的战场。从整车生产到智能座舱和“自动驾驶”方案的商业化，芯片供应不可或缺，原材料需求大幅增加。当然，也有好消息。例如，博世在德累斯顿的新晶圆厂即将投产，首批芯片将于7月下线，比预期提前了6个月。

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对于半导体及相关产业来说，晶圆是产品和技术发展的基础。但晶圆生产远高于“切鸡”的门槛，营造无尘环境是基本条件，否则会影响晶圆的良率，电子元器件和电路也会有缺陷。

一般洁净室的气压会比外界高，从而保证空空气中的污染物不会被吹进洁净室。纯水、特殊气体等。生产所需的物料将通过相应的管道输送到设备中，最大限度地避免杂质污染。

无尘条件满足后，我们再谈晶圆制造。一般来说，晶圆也叫硅片，顾名思义，它的原材料是硅。然而，硅在自然界中大多以二氧化硅和硅酸盐的形式存在，即常见的岩石和砾石。

晶圆生产的原材料对我们来说似乎很熟悉空，但只有在工厂里经过提炼和提纯，才能成为真正的原材料。就像从农贸市场或者超市买的鲜肉，回到家就要用水清洗，去掉筋膜，关注的朋友也会为了让原料更干净而酸肉。关键是全球能制造电子级硅的企业不到100家，其中95%的市场被晶圆厂垄断，可以说是一个门槛。

经过精炼和提纯步骤后，高纯多晶硅将再次加热，熔化后，单晶硅将沿着籽晶生长，这在工业上被称为直拉法。生产的单晶硅棒最外层应研磨，以确保切割的晶片具有相同的直径。此时，晶圆“样品”诞生了，然后要加入砷、磷、硼等元素来改变其导电性和特性。别激动，只是用葱、姜、料酒腌制的，离食用油还有很长的路要走。

这个过程类似于电影时代在暗房里冲洗照片。这项技术本身并不是每个人的技能。除此之外，晶圆生产还需要掩模对准器。掩模对准器的性能将影响单位面积晶圆的晶体管密度，决定一个企业能否生产高端芯片。

最后，乍一看像镜子，其实是大量芯片集合体的晶圆。根据集成电路的不同用途，通过检查、测试、切割和封装，形成不同的电子元件。目前能生产12英寸晶圆的厂商主要使用荷兰ASML的掩膜版对准器，掩膜版对准器本身产能有限、价格高昂是门槛，更别说一些国家用掩膜版对准器“卡”别人脖子了。另一方面，晶圆厂需要巨大的资金、技术、人员等投入。奇怪的是，“有钱人”做的稀世珍宝却无人问津。

晶圆厂不喜欢和汽车公司玩

在半导体行业，供应短缺是常态，主流晶圆厂会生产直径200mm和300mm的晶圆。根据行业惯例，它们分别被称为8英寸晶圆和12英寸晶圆。但在产能安排上，12英寸晶圆是主流，占全球晶圆总产能的80%。

对于晶圆厂来说，芯片就是最终产品。从晶片上切下芯片类似于把蛋糕分成小块。浪费的部分越少，意味着利润越高。在生产相同工艺的芯片时，12英寸晶圆的产量是8英寸晶圆的2.385倍。用IHS Markit高级分析师Phil Amsrud的话来说，“12英寸晶圆的利润比8英寸晶圆高50%左右”。

Tire1博世的晶圆新征程

一般来说，工艺低于90纳米的芯片将来自12英寸的晶圆。比如采用5nm工艺的苹果A14，骁龙888处理器等。汽车常用的电子元器件，如MCU微控制器、ESP车身稳定控制单元等，大多采用90、100、130nm工艺，28nm工艺就是一个例子。对于车企的需求，晶圆厂成本更低、技术更成熟的8英寸晶圆生产线就足够了。

不仅如此，晶圆厂的制造工艺也需要不断改进，以满足市场需求。相对于MCU等生产工艺不先进、主要靠数量的元器件，如何提升自身实力，获得苹果、索尼等大厂的下一代产品订单，是晶圆厂喜欢思考的问题。毕竟iPhone和PS系列游戏机的出货量更让人印象深刻，5nm、3nm等先进技术也会给芯片代工厂带来亮点。

在计算能力方面，40nm和28nm工艺芯片可以提供1TOPS的计算能力，而汽车芯片的计算能力基本是每秒几十亿次，与1TOPS相差甚远。随着驾驶员辅助系统和智能座舱的发展，对车规芯片计算能力的要求越来越高。以高通8155和英伟达DRIVE AGX Orin芯片为例，它们的计算能力分别为360和254TOPS。

话虽如此，也解释了为什么大众、通用、特斯拉等众多车企。，均缺“芯”且因MCU供应故障停产。部分原因是，在全球爆发新冠肺炎疫情期间，一些汽车公司看到销量下降，自愿取消了电子元件订单。同时，家庭办公的兴起带动了笔记本电脑、平板电脑等一系列电子产品的消费。不良产能空出现，对喜欢的领域需求大幅增加。“未来”和“金钱”的结合让晶圆厂无比开心。后疫情时代，车企开始加码电子元器件订单，导致了排队问题，每个人都要为有限的8英寸晶圆产能排队。抱怨提价提车，或者等几个月看不到车的朋友，想想“好处”。可能车企在等，比你还惨。

虽然火灾、干旱等不可抗力因素是芯片短缺的原因之一，但利润和市场需求是晶圆厂调整产能的决定性因素，更不用说还要开发新技术才能跟上时代。就像在私人餐厅点专属特价需要提前预约一样，增加“非主流”生产线，商家用它可以翻好几桌，不划算。

Tire1博世的新晶圆之旅

说到德国的博世，大家都很熟悉。其业务包括但不限于汽车、工业等领域，也是众多汽车企业的一级供应商。像可以单手握持的家用电钻和ESP车身稳定控制系统，这些都是博世的杰作。

1995年和2010年，该厂分别引进了150毫米和200毫米晶圆制造技术，即6英寸和8英寸晶圆。除了满足汽车电子元器件的自产自销需求，博世还涉足智能手机、笔记本电脑、无人机、可穿戴设备等领域的芯片供应。具体来说，从1978年推出的ABS防抱死模块，到压力传感器等MEMS微机电系统，博世Reutlingen工厂可以生产各种产品。

随着智能网联和“自动驾驶”相关功能在汽车上的普及，每辆汽车中半导体元器件的数量和成本都在逐年增加，这对博世的晶圆生产能力和工艺提出了更高的要求。于是，德累斯顿300毫米晶圆厂诞生了。新工厂是博世集团130多年来历史上最大的单笔投资，也是博世迈向工业4.0的起点。未来欧洲三分之一的芯片将来自这里。

根据计划，博世德累斯顿晶圆厂将于7月开始生产，比原计划提前6个月。新工厂生产的半导体将应用于博世电动工具，汽车芯片的生产将于9月份开始，这也比原计划提前了3个月。

来自工厂设备、传感器和产品的所有数据都记录在中央数据库中，每秒生成的生产数据相当于500页文本。一天之内，数据总量超过4200万页。这些数据将由人工智能进行评估。

从晶圆到芯片，整个过程将经历700道工序，耗时10周。在新工厂中，晶圆运输过程已经完全自动化，工厂面积数万平方米后将提供700个人工站。当然，根据相关数据显示，12英寸晶圆加装载机的重量超过了人工运输的装载极限，这可能是12英寸晶圆厂需要高度自动化的原因之一。

作为众多车企的一流供应商，目前在智能网联和“自动驾驶”对汽车芯片提出高需求、高要求的情况下，自建工厂是博世面向未来，尽可能避免市场供需带来的价格波动的最佳选择。12英寸晶圆的生产不仅可以最大限度地提高单位面积晶圆的利润和生产率，还可以为未来更先进的制造工艺铺平道路。

写在最后

汽车智能化、自动化的背后，是芯片、软件等相关技术的持续加码。与其说前段时间的芯片紧急事件暴露了半导体行业的产能问题，不如说只是暴露了汽车芯片与电子产品CPU等元器件的技术差异。将价格话语权掌握在自己手中，是传统供应商和原始设备制造商都会想到的。拥抱新技术和行业发展趋势可能是传统之外的一个流行方面。如果不太懂的话，可以考虑把自己品牌的饮料放在便利店里，味道类似于某个气林。原因也差不多。