ENGINEERINGNET.BE - Stefan Hartung, président du conseil d'administration de Bosch, nomme ce « plus gros investissement jamais réalisé » par l'entreprise, motivé par l'appétit continu attendu pour les puces. « La microélectronique est un facteur de succès décisif pour toutes nos activités.
C'est aussi la clé principale de la mobilité de demain, de l'Internet des objets et de notre « technologie pour la vie. » De cette manière, il se réfère non seulement à l'électronique grand public pour laquelle Bosch est le plus connu dans ce marché, mais également à une conduite plus sûre et plus confortable.
Eco Système pour la microélectronique
Pour doubler la part de l'Europe dans la production mondiale de semiconducteurs à 20% d'ici la fin de cette décennie, l'Union européenne et le gouvernement fédéral allemand fournissent des fonds supplémentaires pour construire un écosystème microélectronique solide. L'Europe a récemment lancé un PIIEC (Projet important d'intérêt européen commun) pour promouvoir la recherche et l'innovation en microélectronique et en technologies de communication.
Bosch est flattée de participer à cette initiative. La société admet en même temps que cela ne signifie pas que l'Europe deviendra complètement indépendante de tiers. « L'Europe peut et doit faire valoir ses propres atouts dans l'industrie des semiconducteurs », déclare Hartung. « Plus que jamais, nous devons produire des puces pour les besoins spécifiques de l'industrie européenne. Par exemple, dans l'électronique d'électromobilité, des largeurs de structure de 40 à 200 nm sont requises. » Bosch a conçu ses usines de puces précisément pour ce segment.
De 200 à 300 mm
L'usine de Dresde, érigée en 2021, pro-duit des wafers d'un diamètre de 300 mm. Bosch souhaite utiliser ces derniers comme base pour le développement ultérieur de ses systèmes micromécaniques, ‘MEMS’ en abrégé. « Par exemple, nos chercheurs travaillent actuellement sur un nouveau module de projection pour lunettes connectées, si petit qu'il s'insère dans la monture d'une paire de lunettes.
La production de ces capteurs devrait démarrer en 2026. Les wafers de 300 mm permettent une grandeur d'échelle supérieure », ajoute Hartung. Bosch aura également besoin de puces pour les capteurs radar des véhicules à conduite automatisée, pour la détection de proximité à 360°. L'entreprise vise à les rendre plus petites, plus intelligentes et plus rentables.
« En utilisant l'intelligence artificielle et en traitant les mégadonnées collectées par les capteurs et les instruments de mesure, la conduite automatisée nécessitera des puces aussi performantes que possible », déclare le vice-président Patrick Leinenbach. Un certain nombre de grands fabricants de puces informatiques utilisent ces wafers depuis la fin des années 1990.
Cela relativise l'aspect innovant de l'usine de Dresde. « C'est pourtant bien la première usine de 300 mm en Europe depuis 1999 », argumente Christian Koitzsch, directeur de l'usine. « La production d'un wafer implique jusqu'à 800 étapes différentes, dans une séquence complexe. Il existe un processus de gravure séparé pour différentes couches.
La conversion d'une ligne de 200 mm existante nécessiterait un investissement considérable. Cela ne devient rentable que lorsque l'on peut changer d'échelle, comme passer de 200 à 300 mm. » Koitzsch ne s'attend à aucun développement vers des wafers encore plus grands. Cela est dû aux limites des méthodes industrielles de fabrication de substrats en silicium à zéro défaut.
Carbure de silicium et nitrure de gallium
À Reutlingen, près de Stuttgart, Bosch produit en série depuis fin 2021 des puces en carbure de silicium (SiC) de 150 mm. Le SiC est un matériau très robuste, surpassé seulement en dureté par le diamant. Ces puces sont utilisées en électronique de puissance des voitures électriques et hybrides.
Elles peuvent, par rapport aux puces traditionnelles, supporter des températures plus élevées et sont moins sujettes aux pertes de commutation. Grâce à ces puces, l'entreprise a déjà pu augmenter l'autonomie des voitures électriques de 6%. La croissance de la demande était forte ces dernières années.
Entre temps, Bosch étudie déjà d'autres technologies pour rendre l'électronique de puissance encore plus efficace et abordable. Les chercheurs tentent de développer des puces à base de nitrure de gallium (GaN) pour des applications en électromobilité. « De telles puces sont déjà utilisées dans les chargeurs d'ordinateurs portables et de smartphones.
Pour être utilisées dans les véhicules, elles doivent devenir plus robustes et résister à des tensions nettement plus élevées, jusqu'à 1.200 V », explique le directeur automotive electronics Bruno Schuster. Bosch s'attend à voir des applications SiC dans de nombreux domaines, en particulier pour les systèmes à grande puissance. Le GaN semble être plus spécifiquement adapté à l'électronique domestique et aux voitures particulières.
(Photo Bosch)
La conduite électrique est un marché porteur
La conduite électrique est l'avenir. « Selon le type, un véhicule entièrement électrique produit déjà 19 à 27% d'émissions de CO2 en moins sur toute sa durée de vie qu'une voiture à moteur à combustion interne », explique Schuster. « La réutilisation de la batterie n'est même pas incluse. »
La part des voitures électriques sur le marché européen est passée l'an dernier à 16,6% avec l'Allemagne (25%) en tête de peloton. Cependant, la plus forte croissance récente a été enregistrée en Chine. « Cette évolution ne va pas de soi dans l'industrie automobile, traditionnellement orientée ‘bottom-up’. Désormais, ce sont les fabricants de semiconducteurs qui innovent.
Cela signifie que l'ensemble de l'approche doit devenir plus holistique. Nous voyons de plus en plus de plates-formes digitales proposées par les équipementiers avec des spécifications sur base desquelles les fabricants de semiconducteurs peuvent adapter leurs produits. » Bosch accommode ses efforts de recherche à des domaines très spécifiques.
Par exemple, la société veut développer des capteurs qui, intégrés dans un véhicule automatisé, pourront non seulement mesurer le volume d'un son, mais également déterminer la direction d'où il provient.
Des salles blanches en sus
Bosch investit d'ici 2025 environ 400 millions d'euros dans l'extension du centre de semiconducteurs de Reutlingen. À la fin 2025, l'espace en salles blanches passera à près de 44.000 m². Cela se fait en partie en convertissant l'espace de l'usine existante, en partie en construisant un nouveau bâtiment de 3.600 m² hébergeant les salles blanches.
L'espace supplémentaire de salles blanches à Dresde sera implanté au milieu de l'usine existante. Cette zone a actuellement encore une fonction logistique. Tout comme dans les salles blanches existantes, les antennes 5G sont déjà en place. Elles sont temporairement encore non utilisées. « La Wi-Fi peut encore gérer les flux de données actuels », explique le chef de projet réalité augmentée Robert Lindemann.
Environ 150.000 capteurs ont été posés dans l'usine existante. Ceux-ci génèrent un volume de données de 250 Mo par seconde, soit l'équivalent de 400 films Netflix en HD. Actuellement, Bosch construit également un centre de test de semiconducteurs à Penang (Malaisie). À partir de 2023, la société veut y tester des puces à semiconducteurs et des capteurs semi-finis.
Est-ce compatible avec l'ambition et les subventions européennes ? « C'est un choix logique. Non seulement de nombreuses matières premières et matériaux de base proviennent d'Asie orientale, la majorité de nos clients y est également située. Du fait d'également y effectuer les procédures de test permet d'éviter les coûts et les temps de transport », explique Oliver Wolst, responsable pour les semiconducteurs pour la conduite automatisée. Reutlingen et Dresde hébergeront bien de nouveaux centres de développement de semiconducteurs, représentant un investissement global de plus de 170 millions d'euros.
Subventions
La construction et le démarrage de l'usine de Dresde ont coûté 1 milliard d'euros, le plus gros investissement jamais réalisé par Bosch. « Sans les subventions que nous avons reçues de l'Europe, de l'Allemagne et du Land de Saxe, cela aurait été impossible », souligne Stefan Hartung. « Presque toutes les usines de semiconducteurs au monde ont été érigées à l'aide de subsides. »
Dresde est apparu comme un site approprié en raison de sa proximité avec l'Institut Fraunhofer et divers départements universitaires. Ce regroupement facilite les synergies dans la recherche. « Aujourd'hui, Bosch emploie 350 personnes dans vingt pays. Une fois les espaces supplémentaires opérationnels, près de 700 personnels seront occupés. Environ les deux tiers d'entre eux sont des ingénieurs et des informaticiens. »
Tech Day
Cette année, Bosch a organisé son « Tech Day » à l'usine de wafers de Dresde. Les invités ont pu tester et découvrir divers produits actuels et futurs. Pour la conduite automatisée, l'entreprise y avait installé un véhicule d'essai, équipé d'une caméra multifonctions et de capteurs radars à l'avant et sur les côtés. Le capteur radar avant reconnaît les objets devant le véhicule et détermine à la fois leur vitesse et leur position par rapport au mouvement du véhicule. Si une collision est imminente, le conducteur est averti.
Si le conducteur ne réagit pas, le système freine d'urgence. La caméra vidéo frontale multifonctionnelle combine des algorithmes de traitement d'image classiques avec des méthodes d'intelligence artificielle. Cela garantit une reconnaissance fiable des objets et une bonne image des environs. En plus des capteurs de caméra, des capteurs radar et des capteurs à ultrasons, Bosch développe un LiDAR longue portée qui utilise plusieurs principes de capteurs. Bosch a également présenté un robot Planar, basé sur une nouvelle technologie de lévitation magnétique.
Il peut transporter, positionner et manipuler des composants et des objets de manière flexible et sans contact. Ce type de robot est plus adaptable qu'un tapis roulant. Dans les environnements d'assemblage et de production, les robots Planar offrent une valeur ajoutée en combinant un flux de matériaux flexible avec un positionnement précis.
En outre, ils accélèrent les processus. Ils se composent de deux parties principales, toutes deux équipées d'aimants permanents : un « mover », la plate-forme de transport, et un « stator », la surface sur laquelle le mover peut se déplacer. Les aimants dans le stator produisent un champ magnétique flottant puissant pour le mover, qui flotte silencieusement au-dessus à une hauteur d'environ 2 cm. En raison de l'alignement exact des aimants, la position du mover peut être contrôlée dans toutes les directions..
