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Halbleiterfertigung: Samsungs 2-nm-Prozess ist fertig, grüne Energie ein Problem

Die 2-nm-Fertigung startet wie geplant 2025, die Verbesserungen sind aber gering. Wie alle asiatischen Hersteller plagt aber Samsung ein Problem: Es fehlt grüner Strom.

Artikel veröffentlicht am , Johannes Hiltscher
Siyoung Choi stellt beim Samsung Foundry Forum die Pläne des Unternehmens in der Halbleiterfertigung vor. (Bild: Samsung)

Wie Konkurrent TSMC veranstaltet auch Samsung jährlich eine Technologiekonferenz und präsentiert die Fortschritte seiner Halbleiterfertigung. Beim jüngsten Samsung Foundry Forum stand der nächste Verkleinerungsschritt im Mittelpunkt: Die Serienfertigung im 2-nm-Prozess werde 2025 mit Chips für mobile Anwendungen wie Smartphones starten, ab 2026 sollen größere Chips für HPC-Anwendungen (High Performance Computing) folgen.

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Dabei sind die Änderungen der Leistungsdaten moderat: Der von Samsung SF2 genannte Prozess ermöglicht, verglichen mit dem 2022 gestarteten SF3, entweder um 12 Prozent höhere Taktrate oder eine um bis zu 25 Prozent gesteigerte Effizienz. Die benötigte Fläche sinkt allerdings nur um fünf Prozent.

Hier hat Samsung mit dem frühen Umstieg auf Gate-all-around-Feldeffekttransistoren (GAAFETs) bereits viel Potenzial genutzt, das TSMC und Intel noch offen steht. Zum Vergleich: TSMC will mit dem Schritt von 3nm-FinFETs zu 2nm-GAAFETs die Taktrate um 13 Prozent steigern oder die Leistungsaufnahme um 33 Prozent senken. Gleichzeitig soll die benötigte Fläche um rund 9 Prozent sinken.

Ähnlich wie TSMC will auch Samsung vermehrt in Bereiche abseits des klassischen Halbleitergeschäfts expandieren: Ab 2025 soll die Fertigung von Leistungshalbleitern auf 200-mm-Galliumnitrid-Wafern starten, der 2-nm-Prozess soll ab 2027 auch für die Automobilindustrie zertifiziert sein. Auch bei modernen Packaging-Methoden will Samsung vorne mit dabei sein. Um die Fertigungskapazität zu steigern, geht im zweiten Halbjahr 2023 die dritte Linie der Fab im südkoreanischen Pyeongtaek in Betrieb, das neue Werk in Taylor, Texas, startet in der zweiten Jahreshälfte 2024.

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Umstieg auf erneuerbare Energien wird zum Problem

Während Samsung seine Roadmap bei der Fertigungstechnologie einhält, könnte ein anderer Fahrplan deutlich schwerer einzuhalten sein: Wie Asia Nikkei berichtet, haben alle in Asien ansässigen Halbleiterhersteller Probleme beim Umstieg auf regenerative Energien.

Der ist erforderlich, um die energieintensive Halbleiterfertigung umweltverträglicher zu machen. Allerdings hängen sowohl Südkorea als auch Taiwan bei der Energiewende hinterher: Strom wird hier zum überwiegenden Teil noch durch die Verbrennung von Gas und Kohle gewonnen, der Anteil erneuerbarer Energien ist gering.

So liegen die asiatischen Halbleiterhersteller auch beim Anteil erneuerbarer Energien deutlich zurück: Samsung nutzte sie 2022 mit 20,5 Prozent noch am umfangreichsten, TSMC kam auf 10,5 Prozent. Hier sind allerdings alle Werke zusammengerechnet, außerhalb von Südkorea und Taiwan betreiben beide Hersteller ihre Fabs vollständig mit Erneuerbaren. Schlusslicht ist Kioxia aus Japan mit gerade einmal 0,02 Prozent, während Intel zu 93 Prozent Strom aus erneuerbaren Quellen nutzte, Infineon kam in Europa gar auf 100 Prozent.