Automatisierte Fabs und Quarzminen: Woher die Chipkapazität wirklich kommt

IBM betrieb 1970 eine vollautomatisierte Wafer-Fertigungslinie, die integrierte Schaltungen in weniger als einem Tag produzierte. IEEE Spectrum berichtete darüber in einem Beitrag vom Dezember 2024 über das Projekt SWIFT. Das Projekt unter der Leitung von Bill Harding am Standort East Fishkill im US-Bundesstaat New York brauchte im Schnitt 5 Stunden für jede Ebene des Fertigungsprozesses.

Zum Vergleich: Die schnellsten modernen Fabs benötigen 19 Stunden pro Bearbeitungsebene, der Branchendurchschnitt liegt bei 36 Stunden, heißt es in demselben Artikel. IEEE Spectrum merkt an, dass heutige Chips mehr Ebenen und größere Wafer nutzen und dass diese Faktoren die Lücke nicht vollständig schließen. Diese Geschichte ist wichtig, weil die meisten aktuellen Berichte über Halbleiterkapazität das Problem als Frage von Geld und Gebäuden behandeln. Die Belege in der Akte deuten darauf hin, dass die schwierigeren Beschränkungen woanders liegen: im Prozessdesign, bei den Materialien und darin, wie schnell Wafer zwischen den Schritten bewegt werden.

Geld bewegt sich, aber nicht gleichmäßig

Indien stellte am 15. Juli 2026 ein Programm zur Mobiltelefonfertigung im Umfang von 625 Milliarden Rupien (etwa 6,5 Milliarden Dollar) vor, das fünf Jahre läuft. Es bietet Anreize von 2,25% bis 5% des anrechenbaren Umsatzes und zusätzlich 1,5% für die lokale Beschaffung wichtiger Komponenten, berichtete TechCrunch. Neu-Delhi sagte zudem weitere 1,28 Billionen Rupien (rund 13,3 Milliarden Dollar) für die heimische Halbleiterfertigung zu und erweiterte damit ein 2021 gestartetes Chip-Anreizprogramm im Umfang von 10 Milliarden Dollar.

Die Herausforderung bei der Größenordnung ist deutlich. China kam 2025 auf 63% der weltweiten Smartphone-Produktion, Indien auf 18%, nach Zahlen von Counterpoint Research, die TechCrunch zitiert. Apple fertigt etwa 25% seiner iPhones in Indien, heißt es in dem Bericht.

Malaysia geht einen anderen Weg. Der zweite Finanzminister Amir Hamzah Azizan sagte am Mittwoch bei den Frühjahrstagungen des IWF in Washington gegenüber CNBC, "the semiconductor space is now in the upcycle, and Malaysia will be a beneficiary of that". Das Land sehe China, seinen größten Handelspartner, nicht als Rivalen: "I think the reality of it all is, there is enough growth that will go around." Malaysia hält 13% des Weltmarkts für Chip-Verpackung, Montage und Testdienstleistungen, laut einem Bericht der Malaysian Investment Development Authority vom 18. Februar. Das erklärte Ziel der Regierung ist es, von dieser Back-End-Arbeit in der Wertschöpfungskette aufzusteigen.

Das Quarzproblem ist nicht verschwunden

Die Kapazität hängt auch von Materialien ab, die kein Anreizprogramm schnell herbeizaubern kann. Spruce Pine in North Carolina beherbergt die einzigen Anlagen zur Herstellung von ultrareinem Quarz weltweit, berichtete Tom's Hardware am 1. Oktober 2024, nachdem Hurrikan Helene mehr als zwei Fuß Regen über die Stadt gebracht hatte.

Sibelco hat eine Aussetzung des Betriebs bestätigt, heißt es in dem Bericht, während The Quartz Corp gegenüber The Verge erklärte, es sei zu früh, um festzustellen, ob die Anlage für hochreinen Quarz betroffen sei. Straßen und Kommunikationsverbindungen waren unterbrochen, was die Schadensbewertung erschwerte.

Brian Potters Analyse für Construction Physics, veröffentlicht im November 2024, widerspricht den apokalyptischeren Versionen dieser Geschichte. Quarztiegel sind für die meisten Halbleiterfertigungen notwendig, und Spruce Pine liefert den größten Teil dieses Quarzes, doch ist es nicht ganz ein unersetzlicher Angelpunkt. Alternativen sind, in seinen Worten, noch nicht entwickelt, nicht ganz so gut und nicht ganz so billig.

Die Zahlen, die er nennt, sind konkret. Hochreiner Quarz kostet in der Größenordnung von 10.000 Dollar pro Tonne, Tiegel kosten mehrere tausend Dollar pro Stück und halten rund 400 Betriebsstunden. Ein Czochralski-Ofen verbraucht in der Größenordnung von 20 bis 25 Tiegeln pro Jahr. Eine von ihm zitierte Arbeit schätzte, dass 30% der Fertigungskosten von einkristallinen Siliziumbarren auf die Tiegel entfielen.

Spruce Pine produziert schätzungsweise 180.000 bis 200.000 Tonnen hochreinen Quarz pro Jahr, nach rund 30.000 Tonnen gesamter Produktion von hochreinem Quarz im Jahr 2015, laut Potter. Die beiden dort abbauenden Unternehmen sind Covia, eine Tochtergesellschaft des belgischen Bergbaukonzerns Sibelco, und die Quartz Corp, ein norwegisches Bergbauunternehmen.

Auch die Werkzeughersteller erweitern ihre Kapazitäten. Texas Instruments erklärte am 24. Oktober 2024, es habe die Produktion von GaN-Leistungshalbleitern in seinem Werk in Aizu, Japan, aufgenommen und damit seine interne GaN-Kapazität an den Standorten in den USA und Japan vervierfacht. Mohammad Yunus, Senior Vice President für Technologie und Fertigung bei TI, sagte, das Unternehmen wolle die interne Fertigung bis 2030 auf mehr als 95% steigern. TI erklärte zudem, es habe GaN-Fertigungsprozesse auf 300-mm-Wafern erfolgreich pilotiert.

Nichts davon schließt die Lücke, die IBM 1970 geschlossen hat. Eine Fab lässt sich bauen und finanzieren, eine Mine lässt sich reparieren. Eine Ebene in fünf Stunden durchzubekommen, ist ein Designproblem, und die Akte zeigt, dass es schon einmal gelöst wurde.