探訪英飛凌無錫工廠,解讀踐行“碳中和”的低碳減排與智慧化心法

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芯東西(公眾號:aichip001)

作者 | 心緣

編輯 | 漠影

芯東西6月25日報道,在英飛凌無錫工廠,露天的停車棚頂上,一塊塊光伏太陽能電板整齊地排列著。這可不是為了給車子遮太陽,而是無錫工廠獲取清潔能源的方式之一。

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為降低碳排放、構建綠色工廠,英飛凌在2020年制定了“有約束力的減排目標”,成為第一家承諾實現“碳中和”的半導體企業。

近日,芯東西等媒體參觀了英飛凌無錫工廠,並與英飛凌科技副總裁、英飛凌無錫製造、研發、測試技術和創新部負責人範永新進行交流。範永新分享了這一國際半導體巨頭的無錫製造基地在綠色工廠、智慧工廠和追求零缺陷方面的探索及思考,這些經驗對於其他製造工廠來說同樣具有借鑑的價值。

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在與賽普拉斯合併之後,英飛凌已成為全球十大半導體公司之一,也是汽車電子、電源管理和驅動系統、感測器系統、安全互聯絡統、無線combo、差異化儲存等諸多領域的領導者。

根據第三方研究機構釋出的資料顯示,尤其是在汽車電子、功率半導體和安全IC領域,英飛凌所佔據的市場份額,位居全球第一。

英飛凌的前道和後道工廠遍佈全球。其中,做晶圓製造的前道工廠約佔1/3,其餘的是後道工廠,後道工廠有超過一半分佈在亞太地區。

1995年成立的無錫工廠,是一家典型的“後道”工廠,主要做封裝和測試。

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目前,無錫工廠的員工數超過1300人,是英飛凌大中華區最大的製造基地,也是英飛凌全球最大的IGBT製造中心之一,主要生產分立器件、智慧卡晶片、功率半導體等產品。

範永新說,英飛凌計劃到2025年,將二氧化碳排放量較2019年減少70%,到2030年實現碳中和,並圍繞此目標制定了碳中和五大戰略舉措。

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此前,英飛凌歷來有良好的節能減排記錄。例如在生產過程中,英飛凌的資源利用效率遠高於半導體行業的全球平均水平;在生產晶圓方面,英飛凌生產每平方釐米晶圓的耗電量比全球平均水平要低約47%,耗水量比全球平均水平低約29%,產生的廢棄物比全球平均水平低約56%。

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由於半導體制造恆溫、恆溼、無塵的特殊環境要求,以及關鍵製造工藝的電力要求,英飛凌無錫的碳排放主要來源於電力消耗。

從基於世界能源研究所溫室氣體核算體系得出的2020年碳足跡分析來看,英飛凌無錫工廠因電力消耗所產生的碳排放佔比達到了97%。其中相當大一部分電力消耗於動力裝置、空調等等方面。

為了更好地建設綠色工廠,英飛凌無錫工廠主要聚焦覆蓋產品週期的五大重點領域:

低碳製造設計、提高能源效率、減少直接排放、資源迴圈利用、使用清潔能源。

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無錫工廠的佈局都是樓宇式的,所以相對可用的面積不多。其所有可用區域全部裝了光伏發電系統。範永新透露,截至目前,工廠有28%的辦公用電是由光伏驅動的,未來他們還會繼續開發新的節能方式。

當前無錫工廠已經取得一些節能減排成果。比如早在2015年,該工廠就已經實現了碳達峰,2020年碳排放較2015年減少了27%。

該工廠還實現了100%迴圈利用包裝材料、100%使用廢熱迴圈加熱水處理系統、在可用區域100%安裝光伏發電系統。

根據2021年中國船級社質量評估機構資料,英飛凌無錫工廠的綠色績效處於半導體行業前5%。

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應對氣候變化和能源稀缺的挑戰,英飛凌走得是雙線並行路線,一方面減少自身碳排放量,另一方面用自家產品來助力高效的能源鏈,從發電、輸配電、儲能到能源的使用,為全產業鏈提供高能效解決方案。

在能源的生成和儲存方面

,英飛凌有EasyPACK

TM

1B/2B IGBT功率模組和SSO8功率器件,主要應用於太陽能發電、儲能和快速充電等領域。

EasyPACK

TM

1B/2B模組效率更高、功率密度更大、尺寸更小且系統成本更低,助力實現靈活的電網設計,還能夠提升將太陽能轉換為電能的效率、改善電池用電效率、確保電網穩定。

在能源使用

方面,英飛凌的IGBT功率模組以及分立器件產品,可以減少能源轉換和分配構成中的損耗,讓能源高效而廣泛地應用於工業驅動、資料中心、汽車、智慧樓宇等領域。

EasyPACK

TM

1B/2B

模組已經在英飛凌無錫工廠投入量產而且產能還在不斷擴大當中。

EasyPACK 1A/2A

模組也已做好量產準備。

同時,英飛凌還正在引進用於電動汽車的HybridPACK

TM

雙面冷卻IGBT模組,該模組能將電池的直流電轉換為驅動電機的交流電,並能將制動產生的交流電轉換成為電池充電的直流電,並且當中的損耗很低,從而有助於提高電動車輛的續航里程。

英飛凌無錫工廠希望透過涵蓋產品生命週期的減排戰略和專案,與相關合作方共同創造可持續的生態價值。

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工業網際網路和智慧工廠是英飛凌物聯網戰略的重要組成部分。同時,英飛凌也在研製工業4。0所需要的核心器件和領先的半導體解決方案。

英飛凌能夠提供值得信賴的安全解決方案、高階感測能力、跨應用控制以及高效電源管理,這些對於實現工業4。0具有非常重要的作用。

此外,英飛凌把數字化覆蓋生產、供應鏈和技術開發全流程,作為其實現工業4。0的一個目標。

自2013年起,英飛凌無錫透過自主研發的製造執行系統(MES),實現了製造的自動化和智慧化,顯著提升了運營績效。

該系統能夠對人、機、料、法、環等五大關鍵生產要素進行智慧控制,利用無紙化、資料分析及智慧決策系統,實現工廠自動化和智慧化,降低成本,提升速度和質量。

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例如,英飛凌無錫將生產週期縮短了50%;在沒有額外投資新裝置的情況下,生產效率提升了11%;實現了製造因素和產品工藝引數100%可追溯;自動化程度達到了80%;基於MES之上的系統,使得製程和人為錯誤降低了50%。

範永新透露道,無錫工廠當前還未完全自動化的更多是一些搬運過程,他們正著手做物料搬運的工作,會藉助AGV(自動導引車)在MES系統的排程下,將產品自動從一站送到下一站。

除了IT設施、演算法等方面,無錫工廠還有一個大的工廠整合團隊,去更多地做一些工廠執行所用到的一些軟體能力開發。

經過多年努力,英飛凌無錫也得到了行業跟社會的廣泛認可,今年被評為“無錫市智慧工廠”。

英飛凌一直秉持著“跟供應商、跟商業合作伙伴”合作的三角模型,與他們分享在“智慧工廠、工業4。0”方面的管理思路、運用方法與實踐經驗,同時也向他們去學習,互相取長補短。

範永新還談及英飛凌無錫的工業4。0藍圖。

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提到“工業4。0”,其實就是要萬物互聯,而聯網則涉及安全性的問題。

尤其對於英飛凌這樣的高科技企業而言,智慧財產權是非常重要的。如何防止甚至減少聯網之後的風險?這是必須嚴格把關的事項。

對此,英飛凌無錫採用了一套安全解決方案,實現安全的身份認證、物品識別、許可權控制及通訊連線。在此過程中,能滿足安全需求的智慧卡晶片恰恰是無錫工廠主營的產品之一,這些晶片已經被廣泛應用於支付、娛樂、政府身份識別、個人識別、物品識別、通訊聯絡等眾多場景。

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從產品的角度來講,英飛凌用品質領導地位實現了差異化競爭,承諾從功能、可靠性、交期、產量和成本等方面,實現零缺陷。

“零缺陷”首先是汽車電子提出的,不過,無錫工廠並未區別對待消費電子、工業等其他非汽車電子使用者,而是以同樣的最高標準做所有生產。

英飛凌通過了許多質量標準認證,包括ISO9001、IATF16949、AS9100、IEC17025、ISO26262等各種國際標準認證,從而保證了在符合體系的要求下全面穩定執行。

經由多年努力,截至去年,英飛凌每生產10億個器件,出現缺陷器件的數量不到3個,這樹立了全球半導體的質量標杆。

要知道,在好多行業,缺陷率還是以“每百萬只多少個缺陷”來衡量。

此外,無錫工廠也採用了許多先進技術來避免出現缺陷。比如以前需要幾十位員工來檢查半導體後道封裝中的“塌線”情況,但幾年前,無錫工廠開始用智慧自動識別系統,大大節省人力,同時更高效地保證產品質量。

在裝置方面,英飛凌不斷升級改造,淘汰老舊裝置,引入最先進的全自動裝置,保障產品質量。

在團隊的共同努力下,無錫工廠打造了“卓越質量3-2-1”管理模式。一個核心、兩個支柱、三個基石,持續穩定始終是其運營工廠的指導思想。

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在堅持“零缺陷”的努力下,2020年4月份英飛凌無錫獲得了“2019年度無錫市市長質量獎”,這是當時唯一一家、也是無錫市歷史上第一家外資企業獲此殊榮。

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“氣侯變化”是一項全球性的挑戰,需要整個社會所有的利益相關方採取一致行動,共同應對。英飛凌把“讓生活更加便利、安全和環保”作為使命,落實到了企業日常的運營當中。

總體來看,英飛凌無錫一方面致力於構建綠色工廠,以創新的半導體產品推動可持續發展,並作出碳中和承諾,持續減少自身碳排放;另一方面自主開發工業網際網路技術,推動智慧工廠建設,並持續追求零缺陷。

範永新認為,儘管這些舉措會帶來初期成本投入的提高,但透過技術、設計等方面的升級,從長遠來看,收益將大過成本。

他還分享了英飛凌及時意識到缺芯問題,為此將2021財年總投資額從早前規劃的14億歐元增至16億歐元,並將位於奧地利菲拉赫的300mm晶圓廠開工日期提前至本財年第四季度。菲拉赫工廠全面投入運營後,每年生產的功率半導體將能夠滿足2500萬輛電動汽車的傳動系統的需求。

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