Gdzie powstają nowe fabryki półprzewodników w Ameryce Północnej i Europie?

W ciągu ostatniego roku wiele firm ogłosiło powstanie nowych zakładów produkcji półprzewodników w Stanach Zjednoczonych oraz Europie. Te zapowiedzi oznaczają zmianę dotychczasowej lokalizacji zakładów produkcyjnych i podkreślają rosnące obawy związane z ryzykiem geopolitycznym, jakie niosą zagraniczne fabryki półprzewodników.

Monitorowanie wszystkich nowych zakładów produkcji półprzewodników może być wyzwaniem. Przygotowaliśmy zestawienie wszystkich nowych i istotnych inwestycji w zakłady produkcyjne w Stanach Zjednoczonych i Europie. 

Dlaczego zakłady produkcji półprzewodników powstają na Zachodzie

W 2021 roku, w szczytowym okresie pandemii COVID-19, Stany Zjednoczone stanęły w obliczu nagłego i katastrofalnego niedoboru półprzewodników. Brak ten negatywnie odbił się na dziesiątkach kluczowych branż — od motoryzacji, przez elektronikę konsumencką, po odnawialne źródła energii i AGD. Konsekwencje finansowe były ogromne: według Departamentu Handlu USA niedobór ten ograniczył wzrost gospodarczy Stanów Zjednoczonych w tym roku o równowartość nawet ćwierć biliona dolarów. 

Poza stratami finansowymi, niedobór chipów pokazał jasno, jak bardzo wiele amerykańskich sektorów uzależniło się od produkcji półprzewodników w Azji. Pandemia była bolesnym sygnałem alarmowym. Rozległa zależność od azjatyckich fabryk półprzewodników uczyniła amerykańską gospodarkę podatną na nieprzewidywalne wydarzenia. 

To właśnie skutki tego kryzysu doprowadziły do utworzenia ustawy Creating Helpful Incentives to Produce Semiconductors and Science Act (znanej jako CHIPS Act). Ustawa podpisana 9 sierpnia 2022 roku przekierowuje niemal 53 mld dolarów na „amerykańskie badania, rozwój, produkcję półprzewodników oraz rozwój kadry”, jak podało wówczas Białym Dom. 

W kwietniu 2023 roku podobną inicjatywę ogłosiła Unia Europejska. European Chips Act przewiduje 43 mld euro (ok. 47 mld USD) na budowę sektora półprzewodników w 27 państwach członkowskich, z celem podwojenia udziału UE w globalnym rynku z 10% do 20% do 2030 roku. Według przewodniczącej Komisji Europejskiej Ursuli von der Leyen, chodzi o „wspólne stworzenie zaawansowanego ekosystemu półprzewodnikowego w Europie”. Te dwie ustawy są kluczowymi katalizatorami tego, co wielu określa dziś mianem renesansu produkcji półprzewodników. 

Europa i USA rozpoczęły obecnie szeroko zakrojony proces budowy własnych zakładów produkcyjnych oraz dążenia do większej niezależności w obszarze produkcji półprzewodników. 

Przeczytaj również: Jak powinna wyglądać dobra analiza ryzyka dostawców półprzewodników?

Gdzie powstają nowe zakłady produkcji półprzewodników w Ameryce Północnej i Europie?

Gdzie dokładnie obserwujemy ten renesans zakładów produkcji półprzewodników? Oto zestawienie stanów USA i miast europejskich, w których budowane są najważniejsze zakłady produkcji półprzewodników. (Nie jest to pełna lista, a prezentacja najważniejszych inwestycji wpływających na globalny krajobraz branży.)

Arizona

Fab 52

Właściciel: Intel

Lokalizacja: Chandler, AZ

Planowana data ukończenia: 2024

Fab 62

Właściciel: Intel

Lokalizacja: Chandler, AZ

Planowana data ukończenia: 2024

Fab 21

Właściciel: TSMC

Lokalizacja: Arizona

Planowana data ukończenia: 2025

Węzły: 3 nm & 5 nm

Arizona stanowi kluczowe centrum zakładów produkcji półprzewodników co najmniej od 1980 roku, kiedy Intel uruchomił fabrykę w Chandler (ok. 40 km na południowy wschód od Phoenix). Od tamtej pory stan ten utrzymuje reputację „pustyni półprzewodnikowej”. 

We wrześniu 2021 roku Intel rozpoczął budowę dwóch kolejnych zakładów produkcyjnych, nazwanych Fab 52 i Fab 62, na kampusie Ocotillo w okolicach Chandler. Po ukończeniu tej inwestycji Intel będzie posiadać już sześć fabryk na tym terenie. Zakłady te będą produkować półprzewodniki 7 nm w technologii 20A. 

Łączny koszt tych dwóch zakładów to ok. 20 mld dolarów, a planowana data ukończenia to 2024 rok.

Oprócz nowych fabryk Intela, również Taiwan Semiconductor Manufacturing Company (TSMC) wybrało Arizonę na lokalizację swojego nowego zakładu. Ogłoszona w 2020 roku inwestycja to Fab 21, w której będą produkowane układy 3- i 5-nanometrowe, przy zakładanej wydajności ok. 20 000 WSPM (wafer starts per month). Po rozpoczęciu produkcji będzie to trzeci zakład produkcyjny TSMC poza Tajwanem (pozostałe działają w stanie Waszyngton oraz w Chinach). 

Pierwotnie Fab 21 TSMC — określany także jako TSMC Arizona — miał ruszyć w 2024 r., lecz na początku tego roku firma ogłosiła przesunięcie uruchomienia na 2025. Mimo że zasadnicza budowa zakończyła się już w 2022 r., TSMC zmaga się z niedoborem wykwalifikowanych techników do montażu zaawansowanego wyposażenia fabryki. W rozmowie z inwestorami prezes TSMC Mark Liu wyjaśniał, że firma mierzy się z „niewystarczającą liczbą wykwalifikowanych pracowników posiadających specjalistyczne kompetencje niezbędne do instalacji tego typu urządzeń”. 

Teksas

Taylor Fab (1-10)

Właściciel: Samsung

Lokalizacja: Taylor, TX

Planowana data ukończenia: 2023-2042

Węzły: 5 nm

Sherman Fab

Właściciel: Texas Instruments

Lokalizacja: Sherman, TX

Planowana data ukończenia: 2025

Węzły: 28 nm

Samsung Foundry — dział produkcji półprzewodników w Samsungu — jest drugim co do wielkości producentem kontraktowym chipów na świecie po TSMC. Koreańska firma działa w Teksasie od końca lat 90., gdy powstał pierwszy zakład produkcyjny w Austin (obecnie S2 foundry). 

W 2021 roku Samsung ogłosił, że rozpoczyna budowę nowego zakładu produkcyjnego w Taylor, TX (ok. 25 km od S2 foundry), inwestując ok. 17 mld dolarów w budowę, wyposażenie oraz infrastrukturę. To największa inwestycja Samsunga na terenie USA. Nowa fabryka będzie produkować węzły 5 nm z przeznaczeniem do high performance computing (HPC), AI, 5G i innych segmentów technologicznych, a celem jest rozpoczęcie działalności w drugiej połowie 2024 roku. Według Samsunga nowy zakład ma „zwiększyć odporność łańcucha dostaw kluczowych układów logicznych”, co stanowi odwołanie do kryzysu półprzewodnikowego z 2021 roku. 

Warto zauważyć, że nowa fabryka Samsunga w Teksasie to dopiero pierwszy etap ambitnej, dwu-dekadowej strategii budowy w sumie 10 zakładów produkcyjnych w tym rejonie, o o łącznej wartości przekraczającej 170 mld dolarów. Ostatnia fabryka ma powstać do 2042 roku. 

Jednak wcześniej w tym roku firma ujawniła, że koszt pierwszego zakładu istotnie wzrósł do ponad 25 mld dolarów, co stanowi prawie 50% więcej niż pierwotnie zakładano. Główną przyczyną był wzrost cen materiałów budowlanych w ciągu ostatnich lat. 

Oprócz nowych zakładów Samsung Foundry, Texas Instruments rozpoczęło budowę dużego kompleksu produkcji półprzewodników w okolicach Sherman, w północnym Teksasie. Projekt, uruchomiony w 2022 roku, ma zostać ukończony w 2025 roku, a jego szacowany koszt sięga 30 mld dolarów — co czyni go największym przedsięwzięciem gospodarczym w historii tego stanu. Zakład będzie produkować układy 28 nm na waflach 12-calowych. Jak wiele inwestycji tego typu, nowa fabryka Texas Instruments korzysta z szerokich lokalnych ulg inwestycyjnych. 

Ohio 

Ohio Fabs (1-2)

Właściciel: Intel

Lokalizacja: Columbus, OH

Planowana data ukończenia: 2025

Węzły: 10 nm

Oprócz nowych zakładów w Arizonie, Intel rozpoczął budowę dwóch zakładów produkcyjnych tuż za Columbus w stanie Ohio. Planowany koszt przedsięwzięcia to ok. 20 mld dolarów, a produkowane będą tu układy 10 nm na waflach o średnicy 12 cali. Oddanie fabryk planowane jest na 2025 rok i stanowi pierwszy etap wieloletniego projektu utworzenia tzw. megasite, gdzie docelowo powstać może nawet osiem fabryk — całość wyceniana jest na ok. 100 mld dolarów. 

Intel, który już teraz posiada duże centra produkcyjne w Arizonie, Nowym Meksyku oraz Oregonie, wybrał Ohio m.in. dzięki hojnym zachętom stanowym o wartości ok. 2 mld dolarów. Oprócz wsparcia stanowego Intel ubiega się też o wsparcie federalne z programu CHIPS and Science Act. Dwie fabryki będą produkować układy węzłów 18A i 20A. 

Nowy Jork 

Clay Fab

Właściciel: Micron Technology

Lokalizacja: Clay, NY

Planowana data ukończenia: do ustalenia

Fab 8.2

Właściciel: GlobalFoundry

Lokalizacja: Malta, NY

Planowana data ukończenia: 2025

Massey Fab

Właściciel: Wolfspeed

Lokalizacja: Marcy, NY

Planowana data ukończenia: 2022

Choć firma Micron Technology nie cieszy się tak rozpoznawalną marką, jak Intel czy TSMC, to jest jednym z światowych liderów produkcji pamięci komputerowych — w tym DRAM i pamięci flash. Przedsiębiorstwo z Boise w Idaho zapowiedziało w zeszłym roku budowę „największego zakładu produkcji półprzewodników w historii USA” w Clay, stanie Nowy Jork. Budowa megafabryki — określanej jako Clay Fab — ma rozpocząć się w 2024 roku, a uruchomienie działalności przewidywane jest na „drugą połowę tej dekady”, zgodnie z informacjami prasowymi Micron. Zakład będzie produkować pamięci DRAM. 

Nowy Jork to także miejsce dynamicznego rozwoju lokalnego giganta branży — firmy GlobalFoundry z siedzibą na kampusie w Malcie. Po globalnym kryzysie półprzewodników w 2021 roku spółka ogłosiła rozbudowę swojego największego zakładu o 1 mld dolarów oraz plan budowy całkiem nowej fabryki na tym samym terenie, z datą zakończenia w 2025 r. Nowy zakład będzie produkować „zaawansowane technologicznie” układy m.in. dla sektora motoryzacyjnego i 5G. 

Tego roku GlobalFoundry zakupił dodatkowo 800 akrów terenu przylegającego do obecnego kampusu w Malcie, zwiększając możliwości dalszego rozwoju i budowy kolejnych fabryk. 

Ostatnia z wymienionych inwestycji to fabryka Wolfspeed w Marcy (stan Nowy Jork), produkująca układy na bazie węglika krzemu (Silicon Carbide), oficjalnie otwarta w kwietniu 2022 r. Jest to jedyna na świecie fabryka wykorzystująca wafle o średnicy 8 cali z tego materiału. Osiągnięcie pełnych zdolności produkcyjnych zakłada się na 2024 rok. 

Idaho 

Boise Fab

Właściciel: Micron

Lokalizacja: Boise, Idaho

Planowana data ukończenia: 2025

‍

Oprócz megasite w Nowym Jorku, firma Micron ogłosiła w zeszłym roku budowę fabryki półprzewodników w Boise, Idaho. Inwestycja, której koszt szacuje się na ok. 15 mld dolarów, będzie produkować pamięci DRAM i stanowi pierwszą od ponad 20 lat nową fabrykę pamięci zbudowaną w USA. Rozpoczęcie budowy planowane jest na 2023 rok, a zakończenie na 2025. Po uruchomieniu będzie to największa cleanroom (strefa czysta) w Stanach Zjednoczonych. 

Floryda 

Palm Bay Fab

Właściciel: Rogue Valley Microdevices, Inc.

Lokalizacja: Palm Bay, FL

Planowana data ukończenia: 2025

Floryda, dotychczas niekojarzona z przemysłem półprzewodników, będzie miejscem powstania drugiej fabryki firmy Rogue Valley Microdevices. Przedsiębiorstwo z Oregonu w tym roku nabyło duży obiekt komercyjny w Palm Bay i planuje przystosować go do produkcji urządzeń typu MEMS i sensorów. Zakład będzie produkować wafle 8- i 12-calowe, o wydajności 21 000 WSPM miesięcznie. Rozpoczęcie prac na nowej lokalizacji przewidziane jest jeszcze w tym roku, a zakończenie na 2025. 

Niemcy 

Magdeburg Fab

Właściciel: Intel

Lokalizacja: Magdeburg, Niemcy

Planowana data ukończenia: do ustalenia

Dresden Fab

Właściciel: Infineon Technologies

Lokalizacja: Drezno, Niemcy

Planowana data ukończenia: 2026

Dresden Fab

Właściciele: Infineon, Bosch, NXP

Lokalizacja: Drezno, Niemcy

Planowana data ukończenia: 2027

Dzięki wsparciu ze strony programu CHIPS and Science Act, USA niewątpliwie przeżywają boom produkcji półprzewodników, lecz renesans ten nie ogranicza się tylko do Ameryki. W nadchodzących latach Niemcy staną się liderem europejskiego odrodzenia sektora chipów poprzez budowę wielu nowych zakładów. 

W ubiegłym roku Intel wybrał Magdeburg na miejsce dwóch nowych fabryk o szacowanym koszcie ponad 30 mld dolarów. Ogromny projekt ma potrwać nawet 10 lat i otrzymać wsparcie w wysokości ok. 10 mld euro z niemieckich funduszy publicznych. Infineon Technologies, największy niemiecki producent półprzewodników, na początku tego roku uzyskał zgodę ministerstwa gospodarki na rozpoczęcie budowy zakładu w Dreźnie o wartości 5,35 mld dolarów z planowanym ukończeniem w 2026 roku. 

Dodatkowo, w sierpniu ogłoszono powstanie w Dreźnie kolejnej fabryki będącej wspólnym przedsięwzięciem TSMC, Infineon, Bosch i NXP. Zakład przewidziany jest na wydajność 40 000 WSPM, a choć obecnie znamy niewiele szczegółów, oczekuje się, że będzie skoncentrowany głównie na branży motoryzacyjnej. Rozpoczęcie prac przewidziano na drugą połowę 2024 roku, a rozpoczęcie produkcji do końca 2027 roku. 

Korzyści z odbudowy sektora produkcji półprzewodników 

Dynamiczny wzrost branży półprzewodników w USA i Europie przyniesie tym regionom liczne wymierne korzyści. Wieloletni proces budowy zaawansowanych zakładów produkcyjnych oznacza tysiące dobrze płatnych miejsc pracy w budownictwie. Po uruchomieniu fabryk Intel, TSMC i inni producenci będą potrzebować tysięcy inżynierów, techników i specjalistów, przyczyniając się do wzrostu zatrudnienia w całych regionach. 

Rozwój tych zakładów może zapoczątkować nową falę zaawansowanej produkcji technologicznej, która przyniesie rzeczywisty, trwały dobrobyt i rozwój społeczności, w których się znajdują. Właśnie taki był cel administracji Bidena i Unii Europejskiej przy projektowaniu tych rozwiązań legislacyjnych. 

Patrząc szerzej, renesans produkcji półprzewodników w krajach Zachodu daje możliwość budowania odporności na coraz bardziej nieprzewidywalny charakter globalnego, złożonego łańcucha dostaw. Kryzys półprzewodników z 2021 roku pokazał jasno, jak ryzykowne jest zbyt silne poleganie na imporcie tych kluczowych, często niezastąpionych komponentów. Różnicując łańcuch dostaw i zwiększając produkcję na lokalnym rynku, USA i kraje europejskie wzmacniają swoją gospodarczą niezależność, elastyczność i zdolność do radzenia sobie z przyszłymi kryzysami geopolitycznymi.