:quality(85))
We bevinden ons midden in wat sommige experts inmiddels het "decennium van de halfgeleiders" noemen.
Na de COVID-19-pandemie zijn consumenten en bedrijven zich bewuster dan ooit van het belang van technologie. Van auto’s en smartphones tot computers en huishoudelijke apparaten — technologie vervult een cruciale rol in elk aspect van het moderne leven, en die rol blijft alleen maar toenemen.
Het is dan ook niet verrassend dat er voor de halfgeleiderindustrie de komende tien jaar aanzienlijke groei wordt verwacht. Na een recordomzet van $570 miljard in 2022, wordt voor de halfgeleidersector een samengesteld jaarlijks groeipercentage (CAGR - Compound Annual Growth Rate) van circa 8% verwacht voor de rest van dit decennium. Daarmee bevindt de sector zich in de benijdenswaardige positie om in 2030 uit te groeien tot een biljoenenindustrie.
Westers offensief: uitbreiding van het halfgeleiderlandschap
Jarenlang was het merendeel van de sector — inclusief fabricage, IC-assemblage en packaging — geconcentreerd in Oost-Azië, met landen als Taiwan, Zuid-Korea, China en Japan die een buitenproportioneel grote rol speelden in de productie van halfgeleiders. De afgelopen twee jaar hebben Westerse landen echter forse maatregelen genomen om hun participatie te vergroten; overheden in de VS en de EU hebben ambitieuze wetgevingspakketten aangenomen met ruime subsidies om ’s werelds toonaangevende chipfabrikanten te verleiden zich te vestigen op hun grondgebied.
De CHIPS and Science Act, het Amerikaanse initiatief van $54 miljard om het marktaandeel in de halfgeleidersector uit te breiden en ervoor te zorgen dat de volgende generatie lucratieve productiebanen niet naar China verdwijnt, begint al vruchten af te werpen: in totaal worden er 21 nieuwe halfgeleiderfabrieken gebouwd in de Verenigde Staten, terwijl bij nog zes faciliteiten grote uitbreidingen van capaciteit en terrein plaatsvinden. Opmerkelijk is wel dat slechts drie van deze fabs daadwerkelijk halfgeleiders produceren met nodes van 10 nanometer of kleiner, wat doorgaans wordt gezien als de grens voor geavanceerde of "leading-edge" chips. (Een aantal geplande Amerikaanse fabs heeft de nodegrootte nog niet bekendgemaakt.)
Ondanks deze nieuwe periode van royale Westerse subsidies, blijft de machtsbalans voor de meest geavanceerde fabs ter wereld nog altijd stevig in Oost-Azië liggen. Diverse technologisch vooruitstrevende landen in die regio huisvesten nog altijd high-end foundries van Taiwan Semiconductor Manufacturing Company (TSMC), Samsung, Micron Technology en andere grote chipfabrikanten. Ondertussen hebben de opkomende concurrenten aan de andere kant van de wereld nog veel terrein goed te maken op het hoogste niveau van halfgeleiderproductie. Het in kaart brengen van de announced of in aanbouw zijnde leading-edge-fabs illustreert dat het geografische zwaartepunt nauwelijks verschuift van de groep landen waar het zich van oudsher bevindt.
Waar worden de meest geavanceerde fabs momenteel gebouwd? Een overzicht:
Japan — aantal geavanceerde halfgeleiderfabs: 4
Hiroshima Fab
Eigenaar: Micron Technology
Locatie: Hiroshima-prefectuur
Start bouw: 2022
Start productie: 2025
Technologynode: 10nm
IIM-1 Fab
Eigenaar: Rapidus Corporation
Locatie: Hokkaido
Start bouw: 2023
Start productie: 2027
Technologynode: 2nm
IIM-2 Fab
Eigenaar: Rapidus Corporation
Locatie: Hokkaido
Start bouw: 2025
Start productie: 2027
Technologynode: 1nm
Fab-23 Fase 3
Eigenaar: Taiwan Semiconductor Manufacturing Company (TSMC)
Locatie: Kumamoto (voorgesteld)
Start bouw: Onbekend
Start productie: Onbekend
Technologynode: 2nm
Hoewel de ontwikkelingen in Westerse landen om hun binnenlandse halfgeleidertoeleveringsketens te stimuleren veel aandacht in de media krijgen, nemen sommige Oost-Aziatische landen net zo ambitieuze maar subtielere initiatieven. Japan is hiervan een goed voorbeeld. Het meest opvallende bewijs van de Japanse ambities is Rapidus Corporation, een halfgeleiderproducent die minder dan twee jaar geleden in Tokio werd opgericht, in augustus 2022.
Met ongeveer $50 miljoen aan seed funding van een consortium van Japanse bedrijven, waaronder Sony en Toyota, wil Rapidus Corporation een wederopbloei van de Japanse halfgeleiderproductie aanjagen. In de jaren tachtig had het land op zijn hoogtepunt een indrukwekkend marktaandeel van 50% op de wereldwijde chipmarkt, en zowel de overheid als de bedrijfsleiding zijn vastbesloten Japan terug te brengen naar dergelijke dagen van industrieel aanzien.
Ambitieuze plannen van Rapidus voor halfgeleiderontwikkeling
Rapidus is van plan de bouw van de IIM-1-fabriek in 2025 af te ronden, met als doel om vanaf 2027 op grote schaal wafers van 2nm te produceren. Deze razendsnelle tijdlijn wekt enige scepsis bij professionals in de chipindustrie; Reuters meldde dat de plannen van het bedrijf "met scepsis zijn ontvangen door insiders die zich afvragen of het bedrijf massaproductie zal kunnen realiseren en voldoende klanten weet aan te trekken". CEO Atsuyoshi Koike wees dergelijke twijfels vorig najaar van de hand in een verklaring en stelde: "Wij zullen de fabriek in ongekend tempo bouwen, zoals de naam Rapidus al aangeeft.”
Naast de snelle groei van de nationale chipfabrikant heeft Japan ook miljarden aan stimuleringsmaatregelen toegekend aan Micron Technology en TSMC voor respectievelijk hun fabs in Hiroshima en Kumamoto. Terwijl TSMC bijna klaar is met de bouw van Fase 1 van Fab-23 (Fase 2 voorziet in massaproductie vanaf 2027), moet Fase 3 nog formeel worden aangekondigd.
Taiwan — aantal geavanceerde halfgeleiderfabs: 4
Fab 22
Eigenaar: TSMC
Locatie: Kaohsiung
Start bouw: 2023
Start productie: 2025
Technologynode: 2nm
Fab 20
Eigenaar: TSMC
Locatie: Baoshan
Start bouw: 2022
Start productie: 2025
Technologynode: 2nm
Taichung Fab
Eigenaar: TSMC
Locatie: Taichung
Start bouw: 2024
Start productie: 2027
Technologynode: 1,4nm
New Tapai Fab
Eigenaar: Nanya Technology
Locatie: New Tapai
Start bouw: 2022
Start productie: 2026
Technologynode: 10nm
Het is geen verrassing dat aankomende geavanceerde fabs op Taiwan worden gedomineerd door TSMC, de nationale foundry en chipgigant die meer dan de helft van ’s werelds halfgeleiders produceert. De twee volgende TSMC-faciliteiten, Fab 20 en Fab 22, maken gebruik van de N2-processnode — een baanbrekende procestechnologie die extreme ultraviolet (EUV)-lithografie en gate-all-around field-effect-transistors (GAAFETs) combineert.
TSMC & de race om 2nm-technologie als eerste te leveren
Deze twee fabs zijn meer dan alleen een uitbreiding van de productiecapaciteit om aan de stijgende vraag te voldoen. Ze vormen het intense brandpunt van een race om als eerste foundry de bepalende nieuwe 2nm-technologie te lanceren. Concurrenten zoals Intel en Samsung, wiens marktaandeel aanzienlijk is maar niet in verhouding staat tot dat van TSMC, zien de generatieversnelling naar 2nm als een unieke kans om hun dominante rivaal in te halen en enkele van de grootste, meest prestigieuze klanten over te nemen.
De eerste signalen wijzen er echter op dat TSMC een voorsprong heeft. Recente meldingen geven aan dat de foundry haar N2-technologie al heeft gepresenteerd aan gewilde klanten zoals Apple en Nvidia.
Verenigde Staten — aantal geavanceerde halfgeleiderfabs: 3
Fab 52 en 62
Eigenaar: Intel
Locatie: Arizona
Start bouw: 2022
Start productie: 2024
Technologynode: 7nm
Ohio Fab
Eigenaar: Intel
Locatie: Ohio
Start bouw: 2022
Start productie: 2026
Technologynode: 10nm
Fab 21
Eigenaar: TSMC
Locatie: Arizona (uitbreiding bestaande fab)
Start bouw: 2023
Start productie: 2026
Technologynode: 3nm
In de Silicon Desert van Arizona, op de bekende Ocotillo Campus in Chandler, werkt het Californische Intel aan een project van $20 miljard: de voltooiing van twee nieuwe productieplants met 7nm-processnodes. Ook in Ohio is in 2022 gestart met de bouw van een megasite, waar productie op die locatie over circa twee jaar van start gaat.
Uit recente ontwikkelingen rondom de CHIPS and Science Act blijkt dat Intel zich in een gunstige positie nestelt om de belangrijkste begunstigde van deze historische wetgeving te worden. Op 20 maart maakte de regering Biden een voorlopige overeenkomst bekend voor $8,5 miljard directe financiering aan het bedrijf, plus $11 miljard aan leningen. In een persbericht benadrukte het Witte Huis expliciet de bouwwerkzaamheden van Intel in Arizona en Ohio, waarbij werd verklaard dat deze investering "de bouw en uitbreiding van Intel-faciliteiten ondersteunt" en "bijna 30.000 banen creëert en tienduizenden indirecte banen ondersteunt". Intel-CEO Pat Gelsinger sloot aan bij de patriotische toon en verklaarde deze dag tot "een beslissend moment voor de VS en Intel terwijl wij samen de volgende grote stap in Amerikaanse halfgeleiderinnovatie mogelijk maken."
Zuid-Korea — aantal geavanceerde halfgeleiderfabs: 1
Pyeongtaek Fab
Eigenaar: Samsung
Locatie: Pyeongtaek (uitbreiding bestaande fab)
Start bouw: 2020
Start productie: 2024
Technologynode: 4/5nm
Samsung, de Zuid-Koreaanse elektronicareus, is nog altijd de grootste producent van geheugenchips ter wereld. In het vierde kwartaal van 2023 veroverde het bedrijf bijna 46% van het totale marktaandeel voor DRAM-chips, waarmee de greep op deze cruciale modules verder werd verstevigd en de technologische dominantie opnieuw werd bevestigd.
De Pyeongtaek-megafab van Samsung, bijna drie miljoen vierkante meter groot in de snelgroeiende stad zo’n 60 kilometer ten zuiden van Seoel, is waarschijnlijk het speerpunt van Samsungs toekomstvisie voor het komende decennium. Sinds ten minste 2020 zijn de productielijnen op deze locatie uitgebreid, te beginnen met de bouw van de P3-fab. Deze fab is in 2022 gestart met massaproductie van NAND-flashgeheugen; de volgende bouwfase focust op DRAM- en foundrylijnen. Volgens verschillende berichten heeft het project echter vertragingen opgelopen, waardoor afronding nu aan het einde van dit jaar wordt verwacht.
Naast de uitbreidingen aan de P3-faciliteit ontwikkelt Samsung ook een vierde productieplant, P4, met een cleanroom gericht op contractproductie van halfgeleiders. De bouw van een vijfde plant in Pyeongtaek, P5, is recentelijk opgeschort.
De strijd om toonaangevende halfgeleidertechnologie wordt intenser
Inzicht in waar de meest geavanceerde productiefaciliteiten gebouwd worden — en door wie — biedt waardevolle informatie over opkomende patronen en verschuivende paradigma’s in een dynamische, multidimensionale en hypercompetitieve sector. Het huidige speelveld van nieuwe of uitbreidende fabrieken levert diverse boeiende narratieven, waaronder de eerste resultaten van Amerika’s gewaagde poging om de halfgeleidersupply chain radicaal te heroriënteren en de indrukwekkende ambities van de Japanse uitdager Rapidus Corporation. En hoewel een inventarisatie van plants die produceren op processnodes van 10nm of kleiner geen compleet beeld geeft van de wereldwijde fabrieksbouw — China bouwt bijvoorbeeld talloze semiconductorfabs op minder geavanceerd niveau — geeft het wel degelijk een betrouwbaar beeld van de technologische voorsprong. En als de ongekende wereldwijde instroom van overheidsfinanciering iets duidelijk maakt, dan is het wel dat deze voorsprong een felbegeerd en uiterst waardevol goed is.
