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Sonntag, 17. Dezember 2017

Halbleiter

Chipindustrie investiert und peilt Rekord an

Von Werner Schulz | 10. August 2017 | Ausgabe 32

Der Einstieg in die Lithografie mit extremem UV-Licht steht bevor. Umsätze mit Chips sollen 2017 erstmals über 400 Mrd. $ wachsen.

Halbleiter BU
Foto: J. D. Billerbeck

Solid State Disks als schnelle Alternative zur Festplatte basieren auf nichtflüchtigen Flash-Speichern. Bei diesen Chips zogen die Preise zuletzt kräftig an.

Wenn der Vergleich nicht so weit hergeholt wäre, könnte man sagen, dass die weltweite Halbleiterindustrie derzeit so etwas wie ein BER-Debakel durchlebt: Eigentlich gilt sie als Taktgeber der globalen Wirtschaftsdynamik nach dem Mooreschen Gesetz. Dieses verlangt in stetigem Rhythmus immer kleinere Chipstrukturen, damit alle 18 Monate eine Verdopplung der Transistoren zu erreichen ist. Doch bei der seit 2012 versprochenen Einführung neuer Fertigungs-Tools für kleinste Strukturen mussten sich die Chipmacher – wie die Berliner beim Warten auf ihren Hauptstadtflughafen – über fünf Jahre vertrösten lassen.

Kritisch ist hier die Lithografie. Erst 2018 sollen nun die ersten jener Automaten in die Fabs der großen Speicherhersteller einziehen, die Chips auf den Siliziumwafern mit Licht erzeugen, dessen Wellenlänge im extremen Ultraviolett (EUV) liegt. Das ermöglicht Strukturfeinheiten von weniger als 7 nm.

Das definitive Startsignal für EUV kam auf der Semicon West, dem traditionellen Mittjahrestreff der Chipindustrie in San Francisco, mit Ausstellung, Konferenzen und Strategiesymposien. Dort meldete der Lithografie-Weltmarktführer ASML aus dem holländischen Veldhoven, dass endlich eine EUV-Laserlichtquelle mit der von den Abnehmern geforderten Leistung von 250 W existiere. Mit ihr lassen sich pro Stunde 125 Siliziumwafer mit Hunderten oder Tausenden von Einzelchips kosteneffizient belichten. Damit ist die geheiligte Mooresche Evolution erst einmal in die nächste Chipgeneration hinübergerettet. Allerdings sprengt der Kapitaleinsatz für die EUV-Tools alle historischen Rekorde: ASML hat bislang 14 Anlagen als Vorzeigemodelle ausgeliefert. Weitere 27 sind fest bestellt. Zum Stückpreis von 100 Mio. $.

Das zeigt die makro-ökonomischen Dimensionen der mikro- und nanoelektronischen Technologien. Aber das Geschäft floriert, und so will die Halbleiterindustrie in diesem Jahr erstmals mehr als 400 Mrd. $ umsetzen. Vor sieben Jahren, also 2010, erreichte sie erstmals 300 Mrd. $. Und um 2000, so der US-Marktforscher Gartner, seien es gerade mal 200 Mrd. $ gewesen.

In diesem Jahr soll es also stürmisch aufwärtsgehen: mit einem auf 12 % angehobenen Jahreszuwachs der Chipumsätze. Insbesondere die Speicherbausteine, so prognostizieren die Marktforscher von IC Insights, sollen historische Rekorde einfahren. Allerdings nicht bei den ausgelieferten Stückzahlen. Deren Anstieg verläuft relativ flach oder sogar negativ. Sondern in den Verkaufspreisen pro Stück, ausgedrückt in der chipspezifischen Maßzahl ASP (average selling price). Hier können die klassischen DRams seit 2016 Preiserhöhungen von 63 % realisieren. Die heiß begehrten nichtflüchtigen Speicher vom Typ Nand-Flash verbuchen Aufschläge um 33 %.

Im Rückblick, so merken die Auguren an, gab es das letztmals 1997 beim unaufhaltsamen Aufstieg des Internets zum globalen Wirtschaftstreiber. Allerdings zeigen sich bereits gewisse Zeichen der für den Chipmarkt typischen Zyklen: Im vierten Quartal 2017 dürften sich die Nachfrage und damit das Preisniveau wieder abschwächen – das übliche Auf und Ab, mit dem die Chipindustrie seit ihren Anfängen vor gut 60 Jahren lebt.

Dass sich die US-Chipmacher auch anderweitig auf ihre Anfänge besinnen und sich dabei an der inzwischen erfolgreichen europäischen Industriepolitik mit ihren auf regionale Aufholstrategien zielenden Förderprogrammen orientieren, zeigt die im Juli angelaufene Electronics Resurgence Initiative (ERI). Sie wird von der Urzelle der amerikanischen Hightechförderung Darpa (Defense Advanced Research Agency) im US-Verteidigungsministerium vorangetrieben. Wie hoch ERI dotiert ist und aus welchen Projekten sie besteht, ist noch nicht ganz klar. Marktbeobachter rechnen mit relativ bescheidenen 200 Mio. $ in diesem und im nächsten Jahr. Dabei sind einige bereits laufende Programme einbezogen. Die geförderten Unternehmen sollen sich paritätisch beteiligen.

Bei ERI geht es um Designautomation und die Wiederverwendung von Funktionsblöcken, also um dynamisch rekonfigurierbare Schaltungen. Aber auch um den effizienteren Entwurf von Systemarchitekturen mithilfe von „Deep Learning“, also mit den Methoden künstlicher Intelligenz. Und es geht natürlich auch um neue Materialien. Alles Dinge, die in der Entwicklung der Halbleitertechnologie derzeit überall auf dem Programm stehen. Der US-Hableiterverband SIA signalisierte bereits Zustimmung und Kooperation, nach anfänglicher Verstimmung über die immer noch unausgereifte Handelspolitik der neuen Washingtoner Administration. Ihre Marschrichtung bezeichnen die Chipstrategen jetzt als „Post-Moore“.

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