Chipknappheit: Wafer für Halbleiterproduktion bleiben auf Jahre knapp

Die Grundlage jedes Chips ist ein Siliziumwafer. Für mehr Chips werden mehr Wafer benötigt - deren Hersteller zögern aber bei Investitionen.

Artikel veröffentlicht am 23. Mai 2022, 13:45 Uhr, Johannes Hiltscher

Ein Siliziumeinkristall entsteht beim deutschen Waferhersteller siltronic - aus ihm werden die Wafer geschnitten. (Bild: siltronic AG)

Werden neue Werke zur Herstellung von Chips für ein Ende der Knappheit und sinkende Preise sorgen? Nein, sagt ein Bericht von Semiconductor Engineering. Denn mit einer Fabrik allein ist es nicht getan, sie benötigt auch Material, um Chips zu fertigen. Und auch hier ist die Liefersituation angespannt, die Hersteller von Siliziumwafern können die Nachfrage nicht decken.

Und das werde, so der Bericht, auch in den kommenden Jahren so bleiben. Denn die großen Waferhersteller halten sich mit Investitionen zurück. Zwar erweitern alle ihre Produktion, die zukünftigen Kapazitäten sind aber bereits vergeben. Beispielsweise habe das japanische Unternehmen Sumco, einer der beiden größten Hersteller, seine Produktion bereits bis 2026 im Rahmen langfristiger Lieferverträge verkauft. Eine solche Situation erlaubt keinen Spielraum für kurzfristige Produktionsausweitung.

Zudem investieren die Siliziumproduzenten fast ausschließlich in die einheitlicheren und margenträchtigeren 300mm-Wafer. Die modernsten Fertigungsprozesse werden zwar auf 300-mm-Wafern umgesetzt, für viele Spezialanwendungen und ältere Prozessknoten kommen allerdings die kleineren 200-mm-Wafer zum Einsatz. Analoge Schaltkreise, Hochfrequenz- und Leistungselektronik entstehen vielfach auf den kleinen Siliziumscheiben.

Laut einem Bericht der Silicon Manufacturers' Group (SEMI) sollen in den kommenden Jahren sogar 25 neue Produktionsstrecken für 200-mm-Wafer entstehen - allerdings plant nur ein Hersteller, seine Fertigungskapazitäten hierfür auszubauen. Das Silizium muss für die breite Palette an Halbleitern, die auf 200-mm-Wafern gefertigt wird, jeweils unterschiedlich aufbereitet werden. Okmetic aus Finnland ist auf speziell für Kunden angefertige Wafer spezialisiert und baut als einziges etabliertes Unternehmen diesen Bereich aus.

Geringe Investitionssicherheit und die große Unbekannte: China

Der Grund für die Zurückhaltung der Waferhersteller sind die hohen Investitionen für neue oder den Ausbau bestehender Werke. Da zudem die Preise für Wafer nach einem Einbruch der Nachfrage 2007 deutlich sanken, befürchten die Unternehmen, die Kosten nicht wieder einspielen zu können. Aus diesem Grund bauen sie ihre Kapazitäten nur so weit aus wie sie absehbar zu verkaufen sind. Das knappe Angebot wird absehbar in den kommenden Jahren für steigende Preise sorgen.

Allerdings gibt es auf dem Wafermarkt eine große Unbekannte. In China entstanden in den vergangenen Jahren Semi Engineering zufolge eine ganze Reihe von Waferherstellern. Diese könnten zwar qualitativ noch nicht mit den etablierten Anbietern konkurrieren, dies sei allerdings nur eine Frage der Zeit. Dem Bericht zufolge eignen sich die von Firmen wie der Hangzhou Semiconductor Wafer Corporation hergestellten Siliziumscheiben für Fertigung mit 90 nm Strukturbreite. Für viele Anwendungsfälle genügt das. SEMI sieht China für 2022 als Marktführer bei 200-mm-Wafern.