Halbleiterkapazität: Es geht um Flaschenhälse, nicht nur um Fab-Ankündigungen

Alle paar Monate kündigt eine Regierung ein Halbleiterpaket an, ein Unternehmen legt den Grundstein für eine Fabrik, und die Schlagzeile lautet: Milliarden Dollar. Die eigentliche Geschichte liegt darunter: Was begrenzt tatsächlich die Anzahl der Chips, die die Welt produzieren kann, und wie schnell? Drei Details aus der Lieferkette, die in den letzten zwei Jahren veröffentlicht wurden, deuten darauf hin, dass die Antwort nicht einfach in der Anzahl der Fabriken liegt.

Man betrachte die eigene Geschichte der Branche. Das Feature von IEEE Spectrum aus Dezember 2024, „The Forgotten Story of How IBM Invented the Automated Fab“, beschreibt das Projekt SWIFT. Es handelte sich um ein Fertigungsforschungsprogramm unter der Leitung von IBM-Manager Bill Harding in East Fishkill, New York, im Jahr 1970. Hardings Ziel war eine vollautomatisierte Wafer-Fertigungslinie, die integrierte Schaltungen in weniger als einem Tag produzieren konnte. Zu dieser Zeit liefen ICs wie RAM-Chips typischerweise einen Monat lang durch Dutzende manuelle Arbeitsstationen.

SWIFT benötigte im Durchschnitt 5 Stunden für jede Schicht des Fertigungsprozesses, während die schnellsten modernen Fabriken 19 Stunden pro Verarbeitungsschicht benötigen und der Branchendurchschnitt bei 36 Stunden liegt.

Dieser Vergleich stammt direkt aus IEEE Spectrum. Dort heißt es, dass heutige Chips mit mehr Schichten auf größeren Wafern und komplexeren Prozessen hergestellt werden. Diese Faktoren schließen die Lücke nicht, argumentiert der Artikel. Viele von SWIFTs Innovationen sind heute Standard in automatisierten Anlagen, aber ihre Durchlaufzeit wurde nie übertroffen. Die Lektion für Kapazitätsplaner ist unbequem: Die Durchsatzrate pro Quadratmeter Reinraum ist ein Designproblem, nicht einfach nur ein Kapitalproblem.

Woher das Rohmaterial kommt

Dann ist da noch Spruce Pine in North Carolina. Tom's Hardware berichtete am 1. Oktober 2024, dass der Hurrikan Helene in der Stadt mehr als zwei Fuß Regen brachte, Straßen und Strom abschaltete und den Status der lokalen Hochrein-Quarzhänge unklar ließ. Zwei Unternehmen fördern dort ultrareinen Quarz: Sibelco North America und The Quartz Corp. Laut Tom's Hardware sagte ein Sprecher von Quartz Corp gegenüber The Verge, es sei zu früh zu sagen, ob die Produktion betroffen sei, während Sibelco angeblich einen Betriebsstillstand bestätigte. Wiederholte Versuche, Sibelco zu erreichen, scheiterten wegen fehlendem Telefonnetz in der Region.

Warum ist diese kleine Stadt so wichtig? Quarzkrügel halten das geschmolzene Silizium während des Czochralski-Prozesses, der Polysilizium in Einkristallzylinder verwandelt, die dann in Wafer geschnitten werden. Verunreinigungen im Krügel wandern in die Schmelze, und Halbleiter sind extrem empfindlich gegenüber Kontamination. Die Analyse von Brian Potter, Construction Physics, veröffentlicht am 8. November 2024, ordnet den Handel ein. Spruce Pine produziert geschätzt 180.000 bis 200.000 Tonnen Hochrein-Quarz pro Jahr, und Hochrein-Quarz kostet etwa 10.000 Dollar die Tonne. Krügel kosten mehrere Tausend Dollar und halten etwa 400 Betriebsstunden. Ein einzelner CZ-Ofen verbraucht 20 bis 25 Krügel pro Jahr, und eine Schätzung besagt, dass Krügel 30% der Herstellungskosten für Einkristall-Siliziumzylinder ausmachen.

Potter ist vorsichtig mit der apokalyptischen Version der Geschichte. Ein Abbruch der Lieferungen aus Spruce Pine würde die Halbleiterproduktion wahrscheinlich nicht komplett stoppen, schreibt er, aber es würde zu niedrigeren Ausbeuten und höheren Kosten führen. Alternativen existieren, sind aber noch nicht ausgereift, nicht so gut oder nicht so günstig. Er merkt auch an, dass die Hochrein-Quarzbauer extrem verschwiegen sind und konkrete Zahlen schwer zu bekommen sind, was man sich merken sollte, wenn eine einzelne Mine als Fundament der modernen Wirtschaft bezeichnet wird.

Kapazitätsausbau an verschiedenen Orten

Mittlerweile wird Kapazität auf Arten hinzugefügt, die nicht wie eine Fabrik für Leading-Edge-Logik aussehen. Texas Instruments erklärte am 24. Oktober 2024, dass es mit der Produktion von Galliumnitrid-Leistungshalbleitern in seiner Fabrik in Aizu, Japan, begonnen hat. Zusammen mit der bestehenden GaN-Fertigung in Dallas, Texas, sagte TI, dass es intern viermal mehr GaN-basierte Leistungshalbleiter produzieren werde, wenn Aizu hochfährt. Das Unternehmen erklärte, es habe die 200mm-GaN-Technologie für die Massenproduktion qualifiziert.

Die Pressemitteilung von TI zitiert Mohammad Yunus, Senior Vice President für Technologie und Fertigung, der sagte, der Meilenstein unterstütze einen Plan, die interne Fertigung bis 2030 auf mehr als 95% zu steigern, während aus mehreren TI-Standorten bezogen wird. TI sagte auch, es habe GaN-Fertigungsprozesse auf 300mm-Wafern getestet und dass die erweiterten Prozesse vollständig auf 300mm übertragbar seien. GaN ist eine Alternative zu Silizium für die Stromumwandlung, verwendet in Laptop- und Handy-Netzteilen, Motoren für Heizung und Klimaanlage sowie Server-Netzteilen. Es konkurriert nicht mit Leading-Edge-Logik, ist aber Teil des größeren Bildes der Halbleiterkapazität.

Der expliziteste staatliche Impuls kommt aus Indien. TechCrunch berichtete am 15. Juli 2026, dass Neu-Delhi ein Smartphone-Herstellungspaket im Wert von 625.000.000.000 Rupien, etwa 6.500.000.000 Dollar, für fünf Jahre vorgestellt hat, mit Anreizen von 2,25% bis 5% der anrechenbaren Umsätze und einem zusätzlichen 1,5% für die lokale Beschaffung von Schlüsselkomponenten und Untereinheiten. Die Regierung verpflichtete sich zu weiteren 1.280.000.000.000 Rupien, rund 13.300.000.000 Dollar, für die inländische Halbleiterfertigung, und erweiterte ein im Jahr 2021 gestartetes Chip-Anreizprogramm in Höhe von 10.000.000.000 Dollar, mit größerer Unterstützung für Chip-Ausrüstung, Materialien, Design und Forschung.

Das Ausmaß der Lücke ist im selben Artikel zu finden. China war im Jahr 2025 für 63% der globalen Smartphone-Produktion verantwortlich, im Vergleich zu 18% in Indien, laut Counterpoint Research. Apple begann 2017 mit der Montage von iPhones in Indien, und laut TechCrunch werden heute etwa 25% seiner iPhones dort hergestellt. Das Smartphone-Programm läuft bis März 2031. Die Regierung erwartet, dass die Smartphone-Produktion in diesem Zeitraum insgesamt etwa 39.000.000.000.000 Rupien, rund 405.000.000.000 Dollar, betragen wird, und das Programm etwa 60.000 direkte Arbeitsplätze schaffen wird. Navkendar Singh von IDC sagt gegenüber TechCrunch, das Programm markiere einen Wandel von „mehr montieren“ hin zu Tiefe, F&E und lokaler Wertschöpfung, und dass Indien bei der Endmontage exzelliert, aber weiterhin auf importierte Komponenten angewiesen ist.

Malaysia bietet ein drittes Modell. CNBC berichtete am 18. April 2024, dass der zweite Finanzminister Amir Hamzah Azizan sagte, das Land lasse sich von der Konkurrenz aus China oder den USA nicht einschüchtern, während es in die höherwertige Halbleiterfertigung einsteige. „Der Halbleitermarkt befindet sich jetzt im Aufschwung, und Malaysia wird davon profitieren“, sagte er Karen Tso von CNBC bei den Frühjahrstreffen des IWF in Washington. Malaysia hält 13% des globalen Marktes für Chip-Verpackung, Montage und Test-Dienstleistungen, laut einem Bericht der Malaysian Investment Development Authority vom 18. Februar, den CNBC zitiert. Der Minister sagte, Malaysia würde nicht direkt am oberen Ende konkurrieren, und rahmte die Chance als Diversifizierung der Lieferkette durch Endnutzer ein.

Was Kapazität wirklich bedeutet

Setzt man diese Faktoren zusammen, sieht die Kapazitätsfrage weniger wie ein einzelnes Rennen und mehr wie ein Set verknüpfter Einschränkungen aus. Der Bau von Leading-Edge-Fabriken bekommt die Ankündigungen. Aber Wafer-Starts hängen auch von der Krügelversorgung aus einer Handvoll Minen ab, davon, wie viele Stunden jede Prozessschicht dauert, ob Montage- und Testkapazitäten in Orten wie Malaysia existieren, und ob Länder wie Indien über die Endmontage hinaus in Komponenten und Design gehen können.

Keines dieser Punkte macht die Milliarden-Fab-Zahlen falsch. Es macht sie unvollständig. Die nützliche Frage ist nicht, wie viel Geld investiert wird, sondern welchen dieser Flaschenhälse das Geld tatsächlich löst.