碳中和、智能化及零缺陷，英飞凌无锡工厂炼成记

“中国市场在英飞凌的全球业务中占有重要的战略地位，无锡工厂的升级扩能，不仅能够进一步提高中国的产能，同时还将帮助英飞凌巩固其在全球IGBT业务发展中的领先地位。”日前，英飞凌科技副总裁、英飞凌无锡制造、研发、测试技术和创新部负责人范永新介绍道。

据悉，无锡工厂成立于1995年，目前员工数超过1300人，是英飞凌在大中华区最大的制造基地。主营产品包括分立器件、智能卡以及功率半导体。

如何打造绿色工厂

作为IDM供应商，英飞凌在全球19个区域布局了工厂，其中三分之一为前道，三分之二为后道，为了更好的服务亚太客户，后道工厂中有一半以上分布在此地。

“让生活更加便利、安全和环保”是英飞凌一直以来的使命，也正因此在2020年公司“有约束力的减排目标”，成为第一家承诺实现“碳中和”的半导体企业。远期目标是到2030年实现碳中和，2025年的近期目标则是二氧化碳排放较2019年降低70%。

范永新具体介绍了英飞凌的五大战略举措，分别为：

1）通过废气净化，延续并完善减少温室气体排放的自愿措施;

2）不断提高能源效率，并在制造领域采用最现代化的工艺技术;

3）中期过渡到使用具有来源保证的100%绿色电力;

4）通过扩建工厂的充电基础设施来推广电动汽车;

5）对于无法完全避免的排放，以高质量标准购买碳排放证书，支持具有生态和社会效益的项目等。

范永新解释道，英飞凌历史以来的资源利用效率都远远高于半导体行业平均水平。以晶圆为例，英飞凌生产每平方厘米晶圆的耗电量比全球平均水平要低约47%，耗水量比全球平均水平低约29%，产生的废弃物比全球平均水平低约56%。

具体到无锡工厂的节能减排举措，范永新也进行了详细解释。由于半导体制造需要恒温、恒湿、无尘的特殊环境，并且制造设备都需要电力驱动，因此英飞凌无锡的碳排放主要来源于电力消耗。从基于“世界能源研究所”温室气体核算体系得出的2020年碳足迹分析来看，英飞凌无锡工厂因电力消耗所产生的碳排放占比达到了97%，其中大部分用于动力设备和空调等方面。

范永新表示，英飞凌无锡工厂主要通过以下五大途径降低碳排放，具体包括：

1）低碳制造设计。使用低碳材料，并提高材料使用效率；持续改进工艺设计；开发智能制造技术、提高设备利用率；利用本土的生产材料和设备，减少设备、材料从供应商到无锡工厂之间运输所消耗的能源。

2）提高能源效率。采用先进的节能技术和产品对制冷系统、空压系统、加热系统、照明系统进行能源改造，一方面能够保持工厂顺利运营，另一方面也大幅度提高了能源利用效率。并且开始运用神经网络，进行智能的能源监测。

3）减少直接排放。使用清洁无氟制冷材料，采用电动叉车，新能源大巴作为班车等。

4）资源循环利用。将废热循环利用于空气处理、水处理等系统；包装材料循环利用；生产的废弃物循环利用等。

5）使用清洁能源。无锡工厂的举措包括建立分布式屋顶和停车棚光伏发电系统，采用绿色电力等。目前已经有28%的办公用电是利用光伏发电。

由于一直以来，无锡工厂都走在了节能减排最前列，因此早在2015年工厂就已经实现了碳达峰，2020年的碳排放较2015年减少了27%。无锡工厂目前已经实现了100%循环利用包装材料、 100%使用废热循环加热水处理系统、在可用区域100%安装光伏发电系统。根据2021年中国船级社质量评估机构数据，英飞凌无锡工厂的绿色绩效处于半导体行业的前5%。

范永新强调，英飞凌除了自己践行碳中和之外，英飞凌生产的功率半导体，在电力全产业链中都可以助力实现碳中和，涵盖发电、输配电、储能以及使用等方方面面。

目前EasyPACK 1B/2B模块已经在英飞凌无锡工厂投入量产，并在不断扩大产能。EasyPACK 1A/2A模块也马上可以量产。此外，英飞凌无锡正在引进电动汽车的HybridPACK双面冷却IGBT模块。

据介绍，目前英飞凌无锡已经同第三方以能源合同管理方式进行合作，这也是英飞凌全球首创的降低碳排放的模式。

英飞凌科技副总裁、英飞凌无锡制造、研发、测试技术和创新部负责人范永新

结合物联网技术的智能工厂

作为“德国工业4.0”执行和指导委员会初创成员，英飞凌将工业互联网和智能工厂作为自己的战略组成部分。英飞凌在自己的工厂中践行智能制造，同时也在为工业4.0开发核心器件和解决方案。

 “英飞凌把覆盖生产、供应链和技术开发的全流程数字化，作为我们实现工业4.0的一个目标。”范永新说道。

自2013年起，英飞凌无锡通过自主研发的制造执行系统（MES），实现了制造的自动化和智能化，显著提升了运营绩效。该系统能够对人员、机器、材料、流程和方法、环境设施等五大关键生产要素进行智能控制，利用无纸化、数据分析及智能决策系统，实现了工厂自动化和智能化，从而降低成本，提升速度和质量。

范永新以实际数字为例，通过MES系统，英飞凌无锡将生产周期缩短了50%；在没有额外投资新设备的情况下，生产效率提升了11%；实现了制造因素和产品工艺参数100%可追溯；自动化程度达到了80%；基于MES之上的系统，使得制程和人为错误降低了50%。

英飞凌无锡拥有一支强大的工厂集成团队，负责为英飞凌全球开发软件，因此很多软件除了为无锡工厂使用之外，也会服务于英飞凌十几家后道工厂。

而这些智能化成果，也让英飞凌无锡获得了行业及社会的广泛认可。2015年被评为无锡市物联网十大示范案例，2017年获得了“中国智能制造行业信息化最佳应用奖”，2018年被评为“江苏省智能示范车间”，2020年获得了“智能制造成熟度模型三级认证”，2020年获得了“两化融合管理体系认证”，2021年被评为“无锡市智能工厂”。

英飞凌无锡的“工业4.0”有着四大方面的蓝图规划，包括：

1）集成化、数字化敏捷生产和制造系统。这里面主要是基于MES系统对“人机料法环”的管控。

2）利用大数据分析对质量的自动异常检测、预测。

3）生产智能化和自动化，实现高效的数字化工作和生活。

4）优化集成的材料处理。

确保产品零缺陷

范永新表示，英飞凌的高品质就是公司的最大差异化之一。“我们承诺从功能、可靠性、交期、产量和成本等方面，均实现零缺陷。”

目前，英飞凌器件的失效率为2.9 DPB（每十亿缺陷率），也就是十亿个器件中缺陷量不足3个，目前其他公司还在采用DPM（每百万缺陷率）为单位，英飞凌的标准比业界平均指标要高出三个数量级，也确保了在汽车、安全等关键场合的使用。

英飞凌自主开发了ＤDM（偏移实时探测管理系统），该系统负责收集所有工序中的输入及输出信息，通过系统判断进行评估。

另外，英飞凌也正在利用以电脑专家系统为基础的X光检测评估打线是否会出现塌线的情况。

范永新表示，英飞凌的产品一旦有一颗出现质量问题，那么同个批次的其他产品都默认有风险，会全部报废。

“正因此，2020年4月份英飞凌无锡获得了“2019年度无锡市市长质量奖”，这是当时唯一一家、也是无锡市历史上第一家外资企业获此殊荣。”范永新骄傲地表示。

如何缓解产能问题

在谈到缓解供货紧张的问题上，范永新表示英飞凌采取的是智能化工业管控，工艺流程已经调整到稳定的最优状态。不会为了加快出货，来调节设备速度，避免带来质量隐患。但英飞凌也在积极解决供货问题，包括2021财年将总投资额从14-15亿欧元增加到16亿欧元以扩大产能；将位于奥地利菲拉赫的300mm晶圆厂开工日期提前至本财年4季度；扩建英飞凌无锡工厂的IGBT模块和功率半导体生产线等等一系列举措。

“英飞凌无锡一直以来致力于构建绿色、智能、高质量的工厂，无论代价多大，也要始终保证质量是最优先的目标。”范永新总结道。