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Wir befinden uns mitten in dem, was einige Experten bereits als das „Halbleiter-Jahrzehnt“ bezeichnen.
Im Zuge der COVID-19-Pandemie sind sich Verbraucher und Unternehmen der Bedeutung von Technologie stärker denn je bewusst geworden. Von Autos und Smartphones über Computer bis hin zu Haushaltsgeräten – Technologie prägt heute jeden Bereich des modernen Lebens. Und diese Rolle wird immer bedeutender.
Kein Wunder also, dass für die Halbleiterbranche in den nächsten zehn Jahren ein starkes Wachstum prognostiziert wird. Nach einem Rekordumsatz von 570 Milliarden US-Dollar im Jahr 2022 wird für die Halbleiterindustrie eine durchschnittliche jährliche Wachstumsrate (CAGR) von rund 8 % bis zum Ende des Jahrzehnts vorausgesagt. Damit könnte der Sektor laut Prognose bis 2030 erstmals einen Wert von einer Billion US-Dollar erreichen.
Westlicher Vorstoß: Ausweitung der Halbleiterlandschaft
Über Jahre war ein Großteil des Sektors – einschließlich Fertigung, IC-Montage und Packaging – in Ostasien konzentriert. Länder wie Taiwan, Südkorea, China und Japan spielten eine überproportional große Rolle in der Halbleiterproduktion. In den vergangenen zwei Jahren jedoch haben westliche Staaten entschlossene Maßnahmen ergriffen, um ihren Anteil an der Branche auszubauen. Regierungen in den USA und der EU verabschiedeten ehrgeizige Gesetzespakete und stellten großzügige Subventionen bereit, um die führenden Chiphersteller der Welt zu gewinnen.
Der CHIPS and Science Act ist die amerikanische 54-Milliarden-Dollar-Initiative, mit der die USA ihren Marktanteil im Halbleitermarkt ausweiten und sicherstellen wollen, dass die nächste Generation attraktiver Fertigungsjobs nicht nach China abwandert. Das Programm zeigt bereits Wirkung: Insgesamt werden 21 neue Halbleiterfabriken in den USA gebaut, weitere sechs Standorte werden umfassend erweitert. Auffällig ist allerdings, dass bislang nur drei dieser Werke bestätigen, dass sie Halbleiter mit Strukturbreiten von 10 Nanometern oder weniger fertigen werden – dem anerkannten Schwellenwert für moderne („Leading-Edge“-)Chips. (Bei einigen geplanten US-Anlagen steht die Angabe zum Technologie-Node noch aus.)
Trotz dieses neuen Zeitalters großzügiger westlicher Förderungen liegt die Macht bei den fortschrittlichsten Fabs nach wie vor klar in Ostasien. Die technologisch führenden Länder der Region sind weiterhin Heimat hochspezialisierter Foundries von Unternehmen wie Taiwan Semiconductor Manufacturing Company (TSMC), Samsung, Micron Technology und anderen Top-Chipherstellern. Dagegen haben die westlichen Herausforderer auf ihrem Weg an die Spitze der Halbleiterfertigung nach wie vor erheblichen Nachholbedarf. Betrachtet man die angekündigten oder bereits im Bau befindlichen Leading-Edge-Fabs, zeigt sich eine geografische Schwerpunktsetzung, die sich bislang kaum von ihren traditionellen Zentren verschoben hat.
Wo entstehen also die fortschrittlichsten Fabs? Hier ein Überblick:
Japan – Anzahl moderner Halbleiterfabriken: 4
Hiroshima Fab
Eigentümer: Micron Technology
Standort: Präfektur Hiroshima
Baubeginn: 2022
Produktionsstart: 2025
Technologie-Node: 10nm
IIM-1 Fab
Eigentümer: Rapidus Corporation
Standort: Hokkaido
Baubeginn: 2023
Produktionsstart: 2027
Technologie-Node: 2nm
IIM-2 Fab
Eigentümer: Rapidus Corporation
Standort: Hokkaido
Baubeginn: 2025
Produktionsstart: 2027
Technologie-Node: 1nm
Fab-23 Phase 3
Eigentümer: Taiwan Semiconductor Manufacturing Company (TSMC)
Standort: Kumamoto (geplant)
Baubeginn: Unbekannt
Produktionsstart: Unbekannt
Technologie-Node: 2nm
Obwohl westliche Initiativen zur Stärkung der heimischen Halbleiter-Lieferkette verstärkt mediale Aufmerksamkeit erhalten, zeigen einige ostasiatische Länder eigene, teils subtilere, aber keinesfalls weniger ambitionierte Aktivitäten. Japan ist hier ein herausragendes Beispiel. Die ehrgeizigen Pläne der Rapidus Corporation, einem im August 2022 in Tokio gegründeten Halbleiterunternehmen, stehen sinnbildlich für die Aufbruchsstimmung.
Mit etwa 50 Millionen US-Dollar Startkapital, bereitgestellt von namhaften japanischen Unternehmen wie Sony und Toyota, will Rapidus die Rückkehr japanischer Halbleitertechnologie an die Weltspitze anführen. In den 1980er Jahren stellte Japan beeindruckende 50 % des weltweiten Chipmarktes. Regierung und Industrie des Landes sind entschlossen, diesen Glanz industrieller Spitzenleistung zurückzuholen.
Rapidus’ ehrgeizige Halbleiter-Entwicklungspläne
Dazu will Rapidus bis 2025 das Werk IIM-1 fertigstellen und ab 2027 2nm-Wafer in Serie produzieren. Die extrem schnelle Planung hat bei Branchenexperten auch Zweifel ausgelöst: Reuters berichtete, dass Insider der Chipbranche skeptisch seien, ob Rapidus die Massenfertigung und einen ausreichend großen Kundenkreis erreichen kann. CEO Atsuyoshi Koike konterte im Herbst 2023, dass „der Bau in rekordverdächtiger Zeit abgeschlossen werde – ganz im Sinne des Firmennamens Rapidus.“
Neben dem rasanten Aufstieg des neuen japanischen Chipherstellers hat die japanische Regierung Milliarden an Fördermitteln an Micron Technology und TSMC für deren Werke in Hiroshima bzw. Kumamoto bereitgestellt. Während TSMC den Bau von Phase 1 der Fab-23 fast abgeschlossen hat und die Massenproduktion der Phase 2 bis 2027 starten soll, ist Phase 3 bislang noch nicht offiziell angekündigt.
Taiwan – Anzahl moderner Halbleiterfabriken: 4
Fab 22
Eigentümer: TSMC
Standort: Kaohsiung
Baubeginn: 2023
Produktionsstart: 2025
Technologie-Node: 2nm
Fab 20
Eigentümer: TSMC
Standort: Baoshan
Baubeginn: 2022
Produktionsstart: 2025
Technologie-Node: 2nm
Taichung Fab
Eigentümer: TSMC
Standort: Taichung
Baubeginn: 2024
Produktionsstart: 2027
Technologie-Node: 1,4nm
New Tapai Fab
Eigentümer: Nanya Technology
Standort: New Tapai
Baubeginn: 2022
Produktionsstart: 2026
Technologie-Node: 10nm
Wenig überraschend werden die neuen modernen Fabs in Taiwan vom Branchenprimus TSMC dominiert, der mehr als die Hälfte aller Halbleiter weltweit produziert. Die nächsten beiden Werke, Fab 20 und Fab 22, werden auf dem N2-Prozess-Node von TSMC basieren – einer bahnbrechenden Fertigungstechnologie mit Extreme-Ultraviolett-Lithografie (EUV) und Gate-All-Around Field-Effect-Transistoren (GAAFETs).
TSMC & der Wettlauf um die 2nm-Technologie
Diese beiden Werke sind weit mehr als reine Kapazitätserweiterungen. Sie sind das Zentrum eines Wettbewerbs um die Markteinführung der 2nm-Prozesstechnologie. Wettbewerber wie Intel und Samsung, die zwar bedeutende Marktanteile halten, aber gegenüber TSMC zurückliegen, sehen in diesem Technologiesprung eine seltene Gelegenheit, zur Spitze aufzuschließen und wichtige Kunden zu gewinnen.
Die ersten Anzeichen deuten jedoch darauf hin, dass TSMC im Rennen die Nase vorn hat. Aktuelle Berichte zeigen, dass das Unternehmen bereits erste Einblicke in die N2-Technologie für ausgewählte Großkunden wie Apple und Nvidia gegeben hat.
USA – Anzahl moderner Halbleiterfabriken: 3
Fab 52 und 62
Eigentümer: Intel
Standort: Arizona
Baubeginn: 2022
Produktionsstart: 2024
Technologie-Node: 7nm
Ohio Fab
Eigentümer: Intel
Standort: Ohio
Baubeginn: 2022
Produktionsstart: 2026
Technologie-Node: 10nm
Fab 21
Eigentümer: TSMC
Standort: Arizona (Erweiterung bestehender Fab)
Baubeginn: 2023
Produktionsstart: 2026
Technologie-Node: 3nm
Im Zentrum des sogenannten Silicon Desert in Arizona, auf dem bekannten Ocotillo-Campus in Chandler, errichtet Intel derzeit ein 20-Milliarden-Dollar-Projekt mit zwei neuen Werken auf Basis des 7nm-Prozess-Nodes. Zusätzlich begann das Unternehmen 2022 mit dem Bau eines Großstandortes in Ohio, mit geplantem Produktionsstart im übernächsten Jahr.
Jüngste Entwicklungen im Zusammenhang mit dem CHIPS and Science Act deuten darauf hin, dass Intel die größten Vorteile aus dem Förderprogramm ziehen könnte. Am 20. März gab die US-Regierung eine vorläufige Vereinbarung für eine direkte Finanzierung von 8,5 Milliarden US-Dollar an Intel bekannt, zuzüglich weiterer 11 Milliarden US-Dollar an Darlehen. In der Pressemitteilung des Weißen Hauses wurden explizit die Bauprojekte in Arizona und Ohio hervorgehoben, die „fast 30.000 Arbeitsplätze schaffen und zehntausende indirekte Jobs unterstützen“ sollen. Intel-CEO Pat Gelsinger bestärkte diese Perspektive als „entscheidenden Moment für die USA und Intel, um das nächste Kapitel amerikanischer Halbleiter-Innovation zu gestalten.“
Südkorea – Anzahl moderner Halbleiterfabriken: 1
Pyeongtaek Fab
Eigentümer: Samsung
Standort: Pyeongtaek (Erweiterung der bestehenden Fab)
Baubeginn: 2020
Produktionsstart: 2024
Technologie-Node: 4/5nm
Samsung, der in Südkorea ansässige Elektronikgigant, bleibt weltweit größter Hersteller von Speicherchips. Im vierten Quartal 2023 erreichte Samsung nahezu 46 % Marktanteil bei DRAM und unterstreicht damit seine Führungsposition im Bereich Speichertechnologie.
Das Pyeongtaek-Megawerk, fast drei Millionen Quadratmeter groß und etwa 60 Kilometer südlich von Seoul, ist das Herzstück der Zukunftsvision von Samsung. Seit mindestens 2020 baut das Unternehmen dort Produktionslinien aus; damals begann die Errichtung der P3-Fab. Seit 2022 wird in der Fabrik NAND-Flash-Speicher in Serie gefertigt. Im nächsten Bauabschnitt liegt der Fokus auf DRAM und Foundry-Linien. Verschiedene Berichte sprechen jedoch von Verzögerungen, weshalb die Fertigstellung für Ende dieses Jahres erwartet wird.
Neben den laufenden Ausbaumaßnahmen am P3-Komplex baut Samsung außerdem eine vierte Fabrik (P4) mit Reinraum für Foundry-Aufträge auf. Der Bau einer fünften Fabrik (P5) in Pyeongtaek wurde jedoch kürzlich ausgesetzt.
Der Wettlauf um modernste Halbleitertechnologien verschärft sich
Verstehen, wo und von wem die fortschrittlichsten Fertigungsstätten gebaut werden, liefert wertvolle Einblicke in Dynamik und Veränderungen einer vielschichtigen, wettbewerbsintensiven Branche. Die aktuellen Projekte für neue oder erweiterte moderne Fabs illustrieren zahlreiche Entwicklungen, darunter die ersten Erfolge der amerikanischen Strategie zur Verlagerung der Halbleiter-Lieferkette und den Ehrgeiz des japanischen Newcomers Rapidus Corporation. Auch wenn neue Anlagen mit Technologie-Nodes von 10nm oder weniger nicht das gesamte globale Fabrikationsspektrum abdecken – etwa China baut eine Vielzahl an Halbleiterwerken mit weniger moderner Technologie –, ist dies ein präziser Indikator für die technologische Spitze der Branche. Und der beispiellose Zufluss staatlicher Mittel weltweit unterstreicht: Diese technologische Führerschaft ist ein wertvolles, hart umkämpftes Gut.
