Siliziumkarbid: Das bedeutet die Wolfspeed-Fab für Europas Halbleiterbranche
Nach Intel hat mit Wolfspeed der zweite Halbleiterhersteller Pläne für ein neues Werk in Deutschland vorgestellt. Das weltweit größte Werk für Halbleiter auf Siliziumkarbid-Substraten (SiC) soll es werden, das Unternehmen aus den USA baut es zusammen mit dem Automobilzulieferer ZF Friedrichshafen AG. Die Informationen zum Werk waren allerdings spärlich, also haben wir nachgefragt, um die Auswirkungen der Pläne auf den europäischen Halbleitermarkt besser einschätzen zu können.
Konkrete Angaben zur Fertigungskapazität von Wafern pro Monat macht das Unternehmen leider nicht, die Planungen seien noch nicht abgeschlossen. Sobald die Fab nach der geplanten dreijährigen Bauphase voll in Betrieb ist, rechnet Wolfspeed damit, dass sie einen jährlichen Umsatz von rund 2,5 Milliarden Euro erwirtschaftet.
Zum Vergleich: Für das aktuelle Fiskaljahr 2023 rechnet Wolfspeed mit einem Umsatz von knapp über 900 Millionen US-Dollar. Die Fertigungskapazität des Unternehmens würde also beträchtlich steigen. Auch eine nachträgliche Erweiterung ist möglich, der geplante Standort in Ensdorf spiele "eine bedeutende Rolle bei unseren Plänen zur globalen Kapazitätserweiterung" , so ein Unternehmenssprecher.
Das neue Werk wird Wolfspeeds eigene Fab im Mohawk Valley in den Schatten stellen, in der aktuell die Produktion hochfährt. Das geplante Werk in Ensdorf soll eine um 30 Prozent höhere Fertigungskapazität haben. Als einziger Hersteller arbeitet Wolfspeed hier bereits mit 200-mm-Wafern (8 Zoll), die das Unternehmen selbst herstellt.
Die Wafer-Produktion hat Wolfspeed zuletzt deutlich ausgebaut, um den Markt weiter zu dominieren: Laut dem Beratungsunternehmen Yole Group kamen 2022 53 Prozent der SiC-Wafer von Wolfspeed(öffnet im neuen Fenster) , das auch die Konkurrenz damit beliefert.
Vom Wafer zum fertigen Chip an einem Ort
Eine weitere Besonderheit der Fab: Auch das Packaging erfolgt vor Ort, die Wafer werden in Ensdorf zerteilt (Dicing), die einzelnen Dies in Gehäuse verpackt und kontaktiert. Damit entfallen lange Transportwege, die sich während der Coronapandemie zum Flaschenhals entwickelten.
Die entstandenen Lieferengpässe führten in der Automobilindustrie zu Produktionsausfällen , die sich nicht wiederholen sollen. Bei SiC-Halbleitern ist die Automobilindustrie der größte Kunde. Das sei ausschlaggebend für die Planung einer Fab in Europa gewesen, so Wolfspeeds CEO Gregg Lowe: "Für uns war es wichtig, eine Anlage im Herzen Europas zu haben, in der Nähe vieler unserer Kunden und Partner, um gemeinsam die nächste Generation der Siliziumkarbid-Technologie zu schaffen" .
An den Kosten des neuen Werks beteiligt sich mit ZF ein Automobilzulieferer, Ensdorf wird aber nicht nur für die Friedrichshafener produzieren.
ZF ist nicht der einzige Kunde
An den geplanten Investitionen, die verschiedene Quellen mit 2,5 bis 3 Milliarden Euro angeben, wird sich ZF mit "einem dreistelligen Millionenbetrag" beteiligen. Neben Aktien sichert sich das Unternehmen damit laut Wolfspeeds Pressesprecher "erhebliche SiC-Chip-Lieferungen" . Langfristig wird das Werk aber auch für andere Kunden und Branchen fertigen; als Beispiele nannte der Sprecher erneuerbare Energien und energieintensive Branchen wie Rechenzentren.
Auch ZF wird SiC-Halbleiter weiterhin bei mehreren Anbietern beziehen. Davon geht STMicroelectronics aus, mit dem das Unternehmen erst im April 2023 eine langjährige Liefervereinbarung schloss . Stephan von Schuckmann, Vorstandsmitglied von ZF, sagte in diesem Zusammenhang, man benötige "mehrere zuverlässige Lieferanten für SiC-Chips" , um das große Auftragsvolumen zu bewältigen.
Neben ZF beteiligen sich der Bund und das Saarland mit Subventionen an den Baukosten. 30 Prozent soll die Subventionsquote betragen, das Geld fließt im Rahmen des europäischen Förderprogramms Important Projects of Common European Interest (IPCEI) für Mikroelektronik. Die Genehmigung der EU-Kommission liegt mittlerweile vor(öffnet im neuen Fenster) , 70 Prozent des Geldes kommen aus dem Bundeshaushalt, den Rest übernimmt das Saarland. Daneben bekamen 30 andere Projekte Förderzusagen, eine Liste findet sich beim Bundesministerium für Wirtschaft und Klimaschutz(öffnet im neuen Fenster) (BMWK).
Direkte Kooperation für bessere Halbleiter
Wolfspeed ist keineswegs der einzige Hersteller von SiC-Halbleitern. Für die Kooperation habe man sich aufgrund der langjährigen Erfahrung von Wolfspeed entschlossen, sagte ein Unternehmenssprecher von ZF. Das Unternehmen war bei seiner Gründung 1987 einer der Pioniere in der Fertigung von SiC-Halbleitern - damals noch mit LEDs und unter dem Namen Cree.
Bei Forschung und Entwicklung könne man sich gegenseitig gut ergänzen, ein gemeinsames Forschungszentrum bei Nürnberg ist bereits geplant(öffnet im neuen Fenster) . Dort sollen die Anforderungen neu entwickelter Baugruppen von ZF direkt in die Halbleiterfertigung zurückfließen. Damit würden, sagt der ZF-Sprecher, "nicht nur die Siliziumkarbid-Halbleiter an sich, sondern auch die Produktion der Chips optimiert" . Wolfspeed-CEO Lowe ergänzt: "Diese neue Fabrik ist sowohl für Wolfspeed als auch für unsere europäischen Kunden ein großer Fortschritt, da wir das Ökosystem für die Halbleiterproduktion und -innovation in Deutschland verbessern."
Unabhängig von der Versorgungssicherheit ist der direkte Einfluss auf die gesamte Halbleiterentwicklung für ZF ein strategischer Vorteil gegenüber anderen Zulieferern. Auf unsere Frage, ob es Gespräche mit anderen Herstellern von SiC-Halbleitern gegeben habe, ging der Sprecher von ZF aber nicht ein.
Auch die Regierung des Saarlands ist glücklich, nicht nur wegen der 400 bis 600 neuen Arbeitsplätze in der Fab. Daneben dürften sich noch Zulieferer ansiedeln, die weitere Stellen schaffen. Das zeige die Erfahrung mit der Fab im Mohawk Valley, sagt der Wolfspeed-Sprecher.
Keine Angst vor Energieknappheit
Während Wolfspeed und ZF sich mit Bundes- und Landesregierung einig zu sein scheinen, stockt das zweite Halbleiterprojekt in Deutschland: Intels geplante Fab in Magdeburg. Ein Grund sind befürchtete hohe Energiekosten . Diese sieht man bei Wolfspeed nicht als Problem, auch um die Versorgungssicherheit macht man sich keine Sorgen. Da die Fab auf dem Gelände eines ehemaligen Kraftwerks entstehe, sei sie hervorragend in das europäische Stromnetz eingebunden.
Als Vorteil hob der Unternehmenssprecher den Ausbau der erneuerbaren Energien in Deutschland hervor, von dem man profitiere. Die neue Fab soll "ein Vorbild für eine nachhaltigere Produktion" werden, die modernste weltweit mit höchsten Umwelt- und Sicherheitsstandards. Welche Umweltschutzmaßnahmen realisiert würden, stehe aktuell noch nicht fest, ein umfangreiches Wasserrecycling sowie Maßnahmen zur Reduktion der Emissionen seien aber bereits vorgesehen.
Wolfspeed ist also nicht der einzige und aktuell nicht einmal der größte - Hersteller von Siliziumkarbid-Halbleitern. Auch europäische Hersteller sind groß, wie also sehen diese Wolfspeeds Pläne?
Das sagen Europas Halbleiterfertiger
Während Wolfspeed bei den SiC-Substraten unangefochtener Marktführer ist, machen europäische Konkurrenten mit SiC-Halbleitern deutlich mehr Umsatz: STMicroelectronics hatte 2022 einen Marktanteil von 37 Prozent, Infineon kam auf 19 Prozent, Wolfspeed folgte auf Platz drei mit 16 Prozent.
Wie sich die Marktanteile künftig entwickeln, darüber wollte uns gegenüber kein Unternehmen spekulieren. Alle betonten aber: Der Markt für SiC-Halbleiter wachse gewaltig. Bis 2027 wird eine jährliche Umsatzsteigerung um 30 Prozent erwartet. Marktprognosen gehen davon aus, dass die Nachfrage das Angebot übersteige - aktuell besteht also kein Grund, um Marktanteile zu konkurrieren.
Ein Unternehmenssprecher von Bosch betonte uns gegenüber vielmehr die positiven Aspekte der Ansiedelung: Sie stärke die Halbleiterbranche in Europa, auch ein Ausbau der Zulieferindustrie komme letztlich allen zugute.
Wolfspeed kommt nach Europa, Bosch geht in die USA
Dennoch gibt Wolfspeed die Richtung vor: Die anderen Hersteller von SiC-Halbleitern werden langfristig ebenfalls auf 200-mm-Wafer umsteigen. Da deren Fläche fast 80 Prozent größer ist als die der aktuell genutzten 150-mm-Wafer, lassen sich mehr Chips pro Wafer fertigen - die Kapazität steigt, die Kosten sinken.
Ein besonderes Ausbauprogramm verfolgt Bosch: Im April 2023 gab das Unternehmen bekannt , den US-Halbleiterhersteller TSI übernehmen zu wollen. Dessen Werk im kalifornischen Roseville soll bis 2030 komplett auf SiC umgestellt werden. Auch in Reutlingen, wo Bosch seit 2021 SiC-Chips herstellt , soll langfristig die Produktion auf 200-mm-Wafer umgestellt werden.
Bei STMicroelectronics ist der Umstieg ebenfalls bereits beschlossene Sache. Ende 2022 gab das Unternehmen bekannt, 200-mm-Wafer des Substrat-Herstellers Soitec zu qualifizieren(öffnet im neuen Fenster) . Der französische Konzern will sich bei der Materialversorgung aber nicht allein auf Zulieferer verlassen.
Das Werk im italienischen Catania wird künftig auch SiC-Wafer herstellen(öffnet im neuen Fenster) . Zu Beginn werden 150-mm-Wafer gefertigt, langfristig soll auf 200 mm umgestiegen werden. Erst kürzlich gab das Unternehmen bekannt , in China eine neue SiC-Fab aufzubauen, die mit 200-mm-SiC-Wafern fertigen wird.
Infineon will in seine Fab im malaysischen Kulim 2 Milliarden Euro investieren(öffnet im neuen Fenster) , um eine 200-mm-Produktion aufzubauen, die neben SiC mit Galliumnitrid-Substraten (GaN) arbeiten wird. Daneben schloss das Unternehmen Lieferverträge mit mehreren Substratherstellern, unter anderem mit Sicc und Tankeblue aus China(öffnet im neuen Fenster) .
Den Anschluss will im Wachstumsmarkt der SiC-Halbleiter kein Hersteller verlieren. Die Investitionen von heute könnten der Marktvorteil von morgen sein - der Markt wird nicht für immer mit 30 Prozent jährlich wachsen. Wenn die Zeit der friedlichen Koexistenz vorbei ist, will jeder bestmöglich aufgestellt sein. Wolfspeed investiert hier viel, nach eigenen Angaben mehr als die Konkurrenz - aber diese wird ihre Marktanteile nicht einfach abgeben.