市場

2020年，全球半導(dǎo)體銷售額約為4，400億美元（合3，850億歐元），較2019年增長了7%左右（來源：世界半導(dǎo)體貿(mào)易統(tǒng)計(jì)組織WSTS）。據(jù)世界半導(dǎo)體貿(mào)易統(tǒng)計(jì)組織預(yù)計(jì)，到2021年，半導(dǎo)體市場預(yù)計(jì)將增長11%左右，達(dá)4，880億美元（合4，270億歐元）。

2020年，歐洲半導(dǎo)體市場價(jià)值380億美元（合330億歐元），其中德國占123億美元（108億歐元）（來源：德國電氣和電子制造商協(xié)會(huì)ZVEI）。據(jù)德國電氣和電子制造商協(xié)會(huì)預(yù)計(jì)，到2021年，歐洲半導(dǎo)體銷售額將增長5%，達(dá)400億美元左右（350億歐元）。

2020年，車用半導(dǎo)體占據(jù)全球半導(dǎo)體市場份額的10.6%。在歐洲、中東和非洲地區(qū)（EMEA）半導(dǎo)體市場中，這一占比為35%（來源：德國電氣和電子制造商協(xié)會(huì)、世界半導(dǎo)體貿(mào)易統(tǒng)計(jì)組織）。

從2009年起，微電子和納米電子已成為歐洲六大關(guān)鍵賦能技術(shù)之一（KETs）。歐盟委員會(huì)將這些技術(shù)視為打造未來歐洲競爭力的決定性因素。

博世是車用半導(dǎo)體、汽車及消費(fèi)電子產(chǎn)品MEMS傳感器（微機(jī)電系統(tǒng)）的領(lǐng)先制造商之一。

生產(chǎn)制造

半導(dǎo)體芯片是由硅或碳化硅等材料制成的單晶硅圓片生產(chǎn)加工而來。根據(jù)芯片大小的不同，一塊8英寸（200毫米）晶圓可生產(chǎn)出幾百至幾千個(gè)芯片。盡管硅芯片僅有幾平方毫米大小，但這些芯片包含復(fù)雜的電路，并具備數(shù)百萬個(gè)單獨(dú)的電子功能。

在20世紀(jì)70年代，3英寸（76毫米）晶圓是標(biāo)準(zhǔn)配置。如今，大多數(shù)晶圓的直徑為8英寸（200毫米）或12英寸（300毫米）。晶圓直徑越大就意味著在一個(gè)制造周期內(nèi)可以生產(chǎn)出更多的芯片。

半導(dǎo)體制造需要在第一等級的無塵車間中進(jìn)行。每立方英尺（約28升）的正常環(huán)境空氣中含有100，000個(gè)顆粒。然而在生產(chǎn)半導(dǎo)體時(shí)，每立方英尺的空氣中，顆粒重量不能超過半微克。這大概相當(dāng)于在整個(gè)康斯坦茨湖中只有一個(gè)櫻桃核。

將晶圓基片加工成半導(dǎo)體芯片是一個(gè)可長達(dá)數(shù)月的復(fù)雜過程。

1994年，博世開發(fā)出用于制造MEMS傳感器的“博世工藝”。開發(fā)者Jiri Marek、Michael Offenberg和 Frank Melzer 在2008年由此獲得了“德國未來獎(jiǎng)”（German Future Prize）。

博世在半導(dǎo)體領(lǐng)域擁有1，500多項(xiàng)專利和專利申請，其中1，000項(xiàng)涉及MEMS傳感器技術(shù)。

博世半導(dǎo)體技術(shù)發(fā)展史

博世在半導(dǎo)體芯片制造上已擁有近50年經(jīng)驗(yàn)，包括專用集成電路（ASICs），功率半導(dǎo)體和MEMS傳感器等。

20世紀(jì)50年代中期，博世研究團(tuán)隊(duì)開始探索適用于公路、堅(jiān)固耐用的半導(dǎo)體組件開發(fā)。

20世紀(jì)60年代，博世開發(fā)出首款用于汽車的功率半導(dǎo)體。當(dāng)時(shí)，特殊的發(fā)電機(jī)二極管使發(fā)電機(jī)更可靠，使用壽命更長。

20世紀(jì)60年代末，由于集團(tuán)內(nèi)部對于半導(dǎo)體組件需求的不斷增長，博世在羅伊特林根建立了第一個(gè)半導(dǎo)體工廠，并于1970年投入生產(chǎn)。

1970年，博世推出了世界上首批量產(chǎn)的汽車專用集成電路。具體而言，它們是用于電壓調(diào)節(jié)器和集成電路的功率晶體管。

1979年，博世開始生產(chǎn)自己的Motronic發(fā)動(dòng)機(jī)電子控制系統(tǒng)（點(diǎn)火和噴射處于同一控制單元）。其面板上配備了8位微處理器以及可擦寫內(nèi)存條。這實(shí)際上是全球首次將計(jì)算機(jī)應(yīng)用于汽車駕駛相關(guān)功能中。

博世生產(chǎn)MEMS傳感器的歷史已超過25年，第一代產(chǎn)品便是為博世Motronic發(fā)動(dòng)機(jī)電子控制系統(tǒng)而生產(chǎn)的壓力傳感器。

2010年，博世將生產(chǎn)200毫米半導(dǎo)體的羅伊特林根工廠投入運(yùn)營。工廠總投資達(dá)6億歐元，成為當(dāng)時(shí)博世集團(tuán)歷史上總額最大的單筆投資。

2018年6月，世界上最先進(jìn)的半導(dǎo)體工廠之一——博世德累斯頓晶圓廠奠基。自2021年起，德累斯頓晶圓廠將基于300毫米晶圓技術(shù)來生產(chǎn)半導(dǎo)體芯片。博世在德累斯頓晶圓廠投資了約10億歐元。

在汽車中的應(yīng)用

在全球范圍內(nèi)，每輛汽車中微電子的平均價(jià)值從1998年的138美元（合120歐元）增長到2018年的559美元（合489歐元），到2023年預(yù)計(jì)達(dá)685美元（合600歐元）（來源：德國電氣和電子制造商協(xié)會(huì)）。專家認(rèn)為這一增長大部分將歸功于駕駛員輔助系統(tǒng)、信息娛樂系統(tǒng)和動(dòng)力總成電氣化。

半導(dǎo)體在新車創(chuàng)新中約占80%（來源：德國電氣和電子制造商協(xié)會(huì)）。舉例而言，它們被應(yīng)用在動(dòng)力總成系統(tǒng)、駕駛艙、信息娛樂系統(tǒng)和駕駛員輔助及安全系統(tǒng)中。

2016年，全球新下線的每輛汽車中平均搭載了9塊博世芯片，而 2019年這一數(shù)字已上升至17塊。

在消費(fèi)和娛樂電子產(chǎn)品中的應(yīng)用

15年來，博世MEMS傳感器也被應(yīng)用于消費(fèi)電子產(chǎn)品中。2006年，消費(fèi)電子產(chǎn)品領(lǐng)域內(nèi)首款MEMS傳感器投放市場，增強(qiáng)了游戲的可玩性。

2020年，智能手機(jī)銷量近13億部（來源：國際數(shù)據(jù)公司IDC）。此外，可穿戴設(shè)備，即可以穿戴在身上的電子設(shè)備，例如智能手表、健身臂帶和智能眼鏡等，也越來越受歡迎。可穿戴設(shè)備在2020年的銷量約為4.45億臺(tái)（來源：IDC）。所有這些設(shè)備都內(nèi)置了傳感器，用來評估海量信息。

平均每部智能手機(jī)內(nèi)置了5個(gè)MEMS傳感器。它們讓微型計(jì)算機(jī)能夠識(shí)別屏幕打開時(shí)間，使拍照更穩(wěn)定并且方便導(dǎo)航。

不可思議的事實(shí)

1995年博世開始生產(chǎn)微機(jī)械傳感器時(shí)，加速度傳感器的邊緣長度為133毫米。目前博世產(chǎn)品組合中最小的MEMS傳感器，其邊緣長度僅為1.56毫米，比一個(gè)針頭還要小。這表明了在約25年內(nèi)，傳感器尺寸縮小了85倍，同時(shí)也具備了更多功能。80多個(gè)這樣的微芯片可以平鋪在一個(gè)拇指指甲上。

到目前為止，博世羅伊特林根工廠已經(jīng)制造了超過150億個(gè)MEMS傳感器，并且每天都有數(shù)百萬個(gè)傳感器新增到這一數(shù)據(jù)中。

博世半導(dǎo)體的平均厚度為2毫米。如果博世將已經(jīng)制造的150億塊半導(dǎo)體首尾相連，依次排開，那么這一排芯片的長度將達(dá)3萬公里，差不多是從北極到南極再回到赤道的距離。

在消費(fèi)電子產(chǎn)品領(lǐng)域中，MEMS傳感器的高度不足1毫米，其內(nèi)部的一些部件只有4微米，比人類頭發(fā)還要細(xì)17倍。

原文標(biāo)題：關(guān)于半導(dǎo)體的那些事實(shí)、數(shù)據(jù)和不可思議的真相

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