Wo wird neue Halbleiter-Fabrikationskapazität aufgebaut?

Es gibt eine Reihe von Faktoren, die bei der Analyse des Wachstums der Halbleiterindustrie zu berücksichtigen sind. Neue Elektronik und verbesserte digitale Funktionen setzen auch auf eine erhöhte Verarbeitungsleistung von viel kleineren Komponenten, was zu leistungsfähigeren Produkten in kompakten Paketen führt – die Kunst der Digitalisierung in ihrer besten Form.

In den letzten Jahren haben Industrien ihre größten Errungenschaften in Digitalisierung und Entwicklung durch die Störungen auf diesem Markt gebremst gesehen und, trotz einer notwendigen Erholung, finden immer noch große Verschiebungen statt, da die Verkäufe um bis zu 15,2% im Jahresvergleich steigen.

Nun in einem „schweren Überschuss“, ist die Anwendung der Schlüssel für den Sektor, und diejenigen, die in der Lage sind, ihre Bemühungen zu verlagern und mehr mit künstlicher Intelligenz kompatible Lösungen zu liefern, werden weiterhin ihren Anteil am Markt ernten. Seit vielen Jahren liegt die Verantwortung bei der Asien-Pazifik (APAC) Region, global zu liefern, was für einen 60% Anteil am globalen Markt steht.

Mit mehr Komponenten auf dem Markt kombiniert der echte Wettbewerb Preis mit Funktionalität, und Firmen wie NVIDIA und Advanced Micro Devices (AMD) sind auf leistungsfähigere Chips angewiesen, um zunehmend intelligente Hardware für einige der weltweit führenden Technologieunternehmen zu bauen.

Trend: KI treibt Halbleiterinnovationen voran

Da KI zu einer Grundkomponente in digitalen Geräten und Cloud-Diensten wird, erfordert der Betrieb solcher Funktionen Zugang zu umfangreichen Datenpools sowie die Kapazität, mehr Informationen zu integrieren, während sich Dinge entwickeln. Die Realität ist, dass Cloud-Betreiber größere Unterstützung von Rechenzentrumsanbietern benötigen, um deutlich mehr Rechenleistung für ihre Entwicklungen zu ermöglichen.

Dies hallt die Kette hinauf zu Unternehmen wie NVIDIA, das Grafikprozessoren der nächsten Generation (GPUs) herstellt, die in der Lage sind, KI-Funktionen zu unterstützen, und weiter oben in der Kette steht die Chipproduktion – in diesem Fall unterstützt die Taiwan Semiconductor Manufacturing Company (TSMC) direkt den globalen Verkauf des US-basierten Hardwareentwicklers.

Jetzt, da die Halbleiterindustrie einen erholt Zustand erreicht hat – tatsächlich einen gesunden – liegt der Fokus darauf, wo neue Fertigungskapazitäten entstehen werden, und das Rennen, KI zu nutzen, könnte ein wichtiger Faktor sein.

US-Cloud-Anbieter teilen die Chip-Nachfrage

Laut Daten von TrendForce wird die zunehmend hohe Nachfrage nach beliebten KI-Servern von nordamerikanischen Cloud-Anbietern beeinflusst, wie Google, Microsoft und Amazon Web Services (AWS) – Schlüsselkunden von NVIDIA und AMD.

Dies wird zu einer größeren Zusammenarbeit zwischen NVIDIA und AMD als GPU-Anbietern und den Technologiegiganten führen, die den Weg in der digitalen Umgebung weisen. Infolgedessen wird prognostiziert, dass 60% der weltweiten Nachfrage von den Top-Playern kommen werden—Meta ist ein weiteres Beispiel—und Microsoft wird den größten Anteil erwerben. 

Was ist also das Ergebnis davon? Es ist wahrscheinlich, dass wir die US-Technologiegiganten sehen werden, die zusammenarbeiten, um einen hohen Anteil in der von KI angetriebenen Welt zu erlangen, teilweise aufgrund des führenden Halbleiterherstellers in Asien. 

Was die Herstellung von GPUs und anderer Hardware betrifft, so wird die Kapazität für solche Komponenten, um die von großen Unternehmen erwarteten KI-Funktionen zu liefern, in den USA stattfinden, als Ergebnis der internen Partnerschaften zwischen wichtigen Hardware- und Softwareunternehmen. 

Chancen zwischen den USA und China für die globale Halbleiterfertigung

Die Realität, die sich in der Technologieindustrie abzeichnet, ist Asiens überwältigender Anteil an den weltweiten Technologieinnovationen. Ein Beispiel dafür findet sich in der Newport Wafer Fabrication-Anlage in Großbritannien, die nun die Mehrheitsbeteiligung mit Nexperia teilt—ein in den Niederlanden ansässiges, aber von Shanghai aus betriebenes Unternehmen unter Wingtech. 

Das in den USA ansässige Unternehmen Vishay gab im November 2023 bekannt, dass es Newport Wafer Fab für 177 Millionen US-Dollar kaufen würde, was in gewisser Weise die Machtverschiebung von einem zum anderen Pol darstellt—zwischen den USA und China. Dennoch scheint es, dass in diesem Sektor keine Diskussion ohne Asiens Beteiligung möglich ist—wie wir als Nächstes besprechen werden. 

Europa gewinnt Chip-Fab-Kapazität zurück

Im September 2023 trat der European Chips Act der Europäischen Union in Kraft, in einem Versuch, die Kontrolle über den lokalen Halbleiterverkauf zurückzugewinnen und die Widerstandsfähigkeit in einem schwankenden Markt zu verbessern, was die technologische Führungsposition der Region stärkt. Dies wird größere Investitionen in den EU-Halbleitermarkt von unglaublichen 45 Milliarden US-Dollar (circa 41 Milliarden Euro) ermöglichen, mit 11,7 Milliarden US-Dollar (10,7 Milliarden Euro), die in neue Forschungs- und Entwicklungs- (F&E) und Produktionskapazitäten investiert werden. 

Es ist wichtig zu beachten, dass diese Mittel dazu bestimmt sind, Investitionen von führenden Chipherstellern wie Intel—dem größten Investor in seinem Handelsblock—und TSMC anzuziehen, aber hauptsächlich, um mehr Entwicklung der europäischen Fab-Kapazität zu fördern. 

Obwohl Europas Pläne sehr ambitioniert sind, stellen seine umfangreichen Klimaverpflichtungen auch Herausforderungen dar, da mehr Wert auf reduzierte industrielle Emissionen gelegt wird, was wiederum Einschränkungen mit sich bringt, da auch die Energieeffizienz ein kritischer Faktor in seinen wachsenden Produktionsbemühungen ist. 

Aktuelle Herausforderungen in der Halbleiterfertigung

Einige der spezifischen Herausforderungen für die Halbleiterindustrie müssen von den führenden Technologieunternehmen berücksichtigt werden, die mehr Leistung in kleineren Paketen erwerben möchten. 

Lithografiebeschränkungen: Die traditionelle optische Lithografie hat der Industrie gut gedient, da die Größe der Verbindungen im Laufe der Jahre erheblich reduziert wurde. Nun erreicht diese Drucktechnologie eine Grenze und erfährt komplexere Probleme mit Mikrokomponenten. Die Entwicklung der Extremen Ultraviolett-Lithografie (EUVL) hofft, diese Einschränkungen zu überwinden, kann aber auch kostspielig und fehlerhaft sein. 

Schrumpfende Verarbeitungsknoten: Im wahren Sinne des Digitalen benötigen Unternehmen mehr Leistung in immer kleineren Paketen. Da Halbleiter in Dichte und Leistung zunehmen, stehen Hersteller vor Problemen wie mehr Stromleckagen, Variabilität und sogar mehr Defekten in der Produktion.

Materialbeschaffung: Das Schrumpfen von Halbleitern erfordert neue Zusammensetzungen und schwerer zu beschaffende Materialien. Zunehmend kompakte Einheiten neigen dazu, neuartige Metallverbindungen und Materialien mit einer höheren Kapazität zur Energiespeicherung im Vergleich zu Siliziumdioxid zu integrieren.

Kosten: Länder, die ihre Kapazität erhöhen, können mit Kosten von 15 Milliarden US-Dollar bis 20 Milliarden US-Dollar rechnen, um eine ausreichende Fertigungsanlage zu bauen. Um in hohen Stückzahlen konkurrieren zu können, benötigen Unternehmen kompliziertere Systeme, um die Produktionseffizienz und die Qualität der Komponenten zu gewährleisten. Zum Beispiel wird erwartet, dass die notwendigen EUVL-Lösungen im Vergleich zu ihren aktuellen Einzelkosten von 150 Millionen US-Dollar sich verdoppeln.

Fachkräftemangel: Trotz der Erholung von seinem Material- und Komponentenmangel und dem Aufkommen modernster Technologien erlebt die Branche immer noch einen Mangel an qualifizierten Arbeitskräften, um eine höhere Ausgabe zu bewältigen.

Die Umweltaspekte der Erhöhung der Fab-Kapazität

Märkte müssen auch auf die laufenden Trends im Energiesektor achten. Da Energiebeschaffung und Dekarbonisierung in alle industriellen Aktivitäten einfließen, kommt die Erhöhung der Fab-Kapazität, während Organisationen auch erwartet wird, ihren Energieverbrauch zu reduzieren – ein energieintensiver Prozess zum Aufbau von Technologien mit niedrigen Emissionen in der Zukunft würde nur die Auswirkungen der Branche weiter oben in der Lieferkette verschieben.

Die Halbleiter-Fab-Kapazität hängt vom Kapital ab

Alles in allem erfordert das Beibehalten der aktuellen Wachstumstrajektorie erhebliche Investitionen in Fähigkeiten und Innovation. Aufstrebende Länder in diesem Bereich – wie es bei Europa der Fall ist – setzen auf die Unterstützung der Branchenführer, um die notwendigen Mittel zu erhalten, um größere Anteile ihrer lokalen Märkte zu erwerben.

Es scheint, als würden alle Wege zurück in den Osten führen, wo etablierte Führer weiterhin die Aufmerksamkeit anderer Regionen auf sich ziehen, um ihre Kapazitätserhöhung in irgendeiner Weise zu unterstützen.