Kommentar Neue Partnerschaften für die nächsten IC-Generationen

Heinz Arnold, Chefredakteur Markt&Technik
Heinz Arnold, Chefredakteur Markt&Technik

Für die Entwicklung der kommenden IC-Generationen, die mit Hilfe der EUV-Lithografie auf 450-mm-Wafern gefertigt werden, müssen die Equipment- und IC-Hersteller neue Partnerschaften eingehen. Intel und ASML machen den Anfang.

ASML ermuntert große Chiphersteller, sich über Aktien am Unternehmen zu beteiligen, um die Entwicklung neuer Techniken für die Fertigung von Chips zu beschleunigen. Ziemlich sicher ist, dass Intel 15 Prozent der Anteile übernimmt und noch einmal 1 Mrd. Euro in die R&D-Programme für die Entwicklung der EUV-Technik (Extreme Ultraviolett) und für den Übergang zu 450-mm-Wafern steckt. Mit Samsung und TSMC steht ASML derzeit in Verhandlungen.

Eins steht fest: Der Übergang zu 450-mm-Wafern wird teuer. Und es gibt nur noch wenige Firmen, die es sich leisten können, überhaupt 450-mm-Fabs zu bauen und zu betreiben. Der Umstieg verspricht zwar, die Fertigungskosten pro Chip um bis zu 40 Prozent zu senken (wie bei den vorhergegangenen Generationswechseln auf 200- und 300-mm-Wafer), doch der letzte Generationswechsel wird zumindest der Equipment-Branche noch in den Knochen stecken. Es dauerte lange, bis sie die riesigen Investitionen in die 300-mm-Maschinen wieder einspielen konnte. 

Wie also sollte ein Generationswechsel aussehen, den von vorne herein nur wenige Hersteller wirklich benötigen? Denn es geht ja nicht nur darum, dass ein IC-Hersteller über sehr hohe Mittel verfügen muss, um 450-mm-Fabs überhaupt bauen zu können. Es gibt zudem nicht viele Märkte, deren Chiphunger groß genug ist, um den Bau solcher Fabs zu rechtfertigen. Eine einzige 450-mm-Fab würde beispielsweise ausreichen, um den heutigen Bedarf an Controllern für den Einsatz in Autos weltweit vollständig abzudecken. Die Anzahl der künftigen 450-mm-Fab-Betreiber dürfte sich also in engen Grenzen halten.

Da stellt sich die Frage, wie die Investitionen in neue 450-mm-Maschinen überhaupt aufgebracht werden können. Dass die Equipment-Industrie die Kosten nicht noch einmal auf eigenes Risiko übernehmen will, war abzusehen. Und dass jetzt ASML als erstes Unternehmen diesen Vorstoß unternimmt, kommt nicht von ungefähr. 

ASML ist mit einem Marktanteil von weltweit 70 Prozent der mit Abstand führende Hersteller von Lithografiegeräten, deren Optik übrigens Zeiss in Oberkochen entwickelt. Die Lithografie ist der zentrale Prozessschritt in der IC-Fertigung - und der teuerste.  
ASML steht jetzt vor gleich zwei Herausforderungen. Erstens müssen die Ingenieure die Maschinen auf Basis der konventionellen Technik (Licht mit einer Wellenlänge von 193 nm) auf die Verarbeitung von Wafern mit einem Durchmesser von 450 mm aufbohren - eine alles andere als einfache Aufgabe. Zudem wollen die IC-Hersteller die gewohnte optische Lithografie so lange wie möglich nutzen. Also muss ASML das Arsenal der optischen Tricks weiter ausbauen, um auf den 450-mm-Wafern ICs mit Strukturgrößen bis hinunter zu 10 nm fertigen zu können, wie gerade Intel sich das wünscht.

Zweitens muss ASML an der nächsten Lithografie-Generation arbeiten, die auf den Namen Extreme Ultraviolett (EUV) getauft wurde. Auch dieses extrem aufwändige Projekt, das sich gegenüber den ursprünglichen Plänen schon etwas verzögert hat, erfordert sehr hohe Investitionen.

Da bietet es sich also an, neue Wege zu gehen und für die Einführung neuer Techniken wie 450 mm und EUV engere Partnerschaften zwischen Equipment- und IC-Hersteller zu bilden, um die Risiken gleichmäßiger zu verteilen. An den Kosten insgesamt wird das allerdings kaum etwas ändern.

Das wirft wieder die Frage nach der Wirtschaftlichkeit der Halbleiterindustrie insgesamt auf. Denn unter dem Strich dürften nicht viele über längere Zeit wirklich Geld verdient haben. Ob das in Zukunft anders werden könnte, steht allerdings auf einem ganz anderen Blatt.