Die USA kurbeln die Produktion von Halbleitern an

Die Vereinigten Staaten liegen beim Ausbau der Halbleiterfertigung auf Kurs. Nach Prognosen der Semiconductor Industry Association (SIA) dürfte bis 2032 eine Kapazität von knapp 3,4 Millionen Wafer-Starts pro Monat erreicht werden (in 300-Millimeter-Äquivalent). Dies beschreibt die Anzahl der Siliziumscheiben (Wafer), die in beginnende Fertigungsprozesse eingespeist werden. Gegenüber dem Wert von 2022 wäre dies ein Anstieg um rund 203 Prozent.

Damit befreien sich die USA aus einem Dilemma. Denn im Chipdesign stehen Unternehmen wie Apple, Nvidia, AMD, Broadcom oder Qualcomm an der Spitze und halten einen Weltmarktanteil von knapp 50 Prozent. Die tatsächliche Produktion von Mikrochips ist in den vergangenen Jahrzehnten hingegen weitgehend nach Asien abgewandert. Der weltweite US-Anteil sank von rund 37 Prozent zu Anfang der 1990er-Jahre auf zuletzt nur noch etwa 10 Prozent.

Chips Act löst Investitionswelle aus

Um den Niedergang zu stoppen, brachte die US-Regierung den Chips and Science Act auf den Weg. Das im Jahr 2020 vorgestellte und im August 2022 vom Kongress verabschiedete Gesetzespaket stellt Förderzuschüsse von 53 Milliarden US-Dollar (US$) bereit.

Die Anschubwirkung ist beachtlich. Seit Bekanntmachung des Chips Act wurden entlang der Wertschöpfungskette für Halbleiter über 80 Projekte angekündigt. Zusammengerechnet erreichen diese ein Investitionsvolumen von rund 450 Milliarden US$.

Zwar können nicht alle Vorhaben direkte Zuschüsse im Rahmen des Chips Act erhalten, aber es besteht dennoch Zugang zu Steuergutschriften. Zusätzlich bieten auch einzelne Bundesstaaten umfangreiche Förderprogramme an.

Aufholjagd bei hochmodernen Logikchips

Der Fokus der US-Regierung liegt auf den Leading-Edge-Logikchips, die für komplexe Berechnungen in Hochleistungsrechnern und für Anwendungen wie künstliche Intelligenz (KI) benötigt werden. Halbleiterhersteller fertigen die fortschrittlichsten Chips bisher fast ausschließlich in Asien.

Ein Großteil der bislang vergebenen Fördermittel geht deshalb an das Trio TSMC, Samsung und Intel, welches in den USA Werke für modernste Logikchips hochziehen will. Aufgrund dieser Investitionen erwartet die SIA, dass die USA ihren Weltmarktanteil bei fortschrittlichen Logikchips von derzeit 0 auf 28 Prozent im Jahr 2032 steigern können.

Der taiwanische Auftragsfertiger TSMC steckt beispielsweise rund 65 Milliarden US$ in drei Fabrikationsstätten in Phoenix, Arizona. Die beiden ersten Werke sollen ab 2025 bzw. 2028 die derzeit modernsten Chips mit einer Strukturbreite von 3 bis 4 Nanometern produzieren. Das dritte Werk wird für die nächste Generation mit 2 Nanometern konzipiert.

Samsung investiert insgesamt 45 Milliarden US$ in seinen Halbleiter-Hub in Taylor, Texas. Dies umfasst zwei neue Fabrikationen für Logikchips im 2- bis 4-Nanometer-Bereich. Der Standort besitzt großes Zukunftspotenzial. Nach Plänen von Samsung könnten in den kommenden 20 Jahren bis zu neun weitere Chipfabriken entstehen.

Große Anstrengungen unternimmt auch der heimische Hersteller Intel. Für die Einführung der neuen Halbleitertechnologie Intel 18A-Node nimmt der Konzern insgesamt 96 Milliarden US$ in die Hand. Das Geld fließt in jeweils zwei Fabrikationen in Ohio und Arizona. Zudem wird das bestehende Werk in Oregon modernisiert und erweitert. Bei der Intel 18A-Node handelt es sich um eine hochmoderne Technologie für Logikchips mit einer Strukturgröße von 1,8 Nanometern. Zusätzlich will Intel die neuen Anlagen zur Auftragsfertigung nutzen.

Projekte für Speicherchips und Advanced Packaging

Neben den Logikchips werden auch bei Speicherchips wichtige Fortschritte erzielt. Der führende Hersteller Micron Technologies will die gewaltige Summe von 125 Milliarden US$ in den USA investieren. Allein im Bundesstaat New York sind bis zu vier neue Chipfabriken geplant. Ein weiteres Werk entsteht in Idaho. Die Anlagen dienen der Herstellung moderner DRAM-Chips.

Damit bereiten sich die USA gezielt auf das KI-Zeitalter vor. Denn spezielle KI-Prozessoren zeichnen sich dadurch aus, dass Logik- und Speicherkomponenten eng miteinander verbunden werden. Die zugehörige Technologie nennt sich Advanced Packaging und soll ermöglichen, dass DRAM-Speicherchips künftig direkt auf einem Logikchip gestapelt werden können.

Über den Chips Act wurden deshalb bereits vier Förderzusagen für Vorhaben im Bereich Advanced Packaging erteilt. SK Hynix baut für 3,9 Milliarden US$ eine Anlage in Indiana, in der ab 2028 das hochmoderne Verfahren High Bandwidth Memory (HBM) zum Einsatz kommen wird. Weitere Projekte gibt es durch Amkor, Intel und Samsung.

Kapazitätsausbau auch bei älteren Chipgenerationen

Der Fokus der amerikanischen Halbleiterförderung liegt aber nicht nur auf dem High-End-Bereich. Auch bei gereiften Chiptechnologien sollen die Kapazitäten gesteigert werden, da diese beispielsweise von der Kfz-Industrie und Telekommunikation nachgefragt werden. Solche Großprojekte realisiert Global Foundries, darunter 12-Nanometer-Prozesstechnologien. Die Standorte in New York und Vermont werden dafür mit Mitteln von mehr als 12 Milliarden US$ ausgebaut.

Deutsche Unternehmen konzentrieren sich in den USA stark auf spezielle Siliziumkarbid-Chips, die in der Elektromobilität von Bedeutung sind. Bosch übernahm 2023 den amerikanischen Hersteller TSI Semiconductor und will 1,5 Milliarden US$ für den Ausbau des Werkes im kalifornischen Roseville aufwenden. Auch Infineon ist in diesem Bereich aktiv.

Als Nebeneffekt des Chips Act kommen auch Projekte in der vorgelagerten Wertschöpfungskette in Gang. Mit Investitionen von 18 Milliarden US$ sticht bei Wafern insbesondere Texas Instruments hervor. Zudem gibt es knapp 30 Vorhaben für Ausgangsmaterialien. Das zu Merck aus Darmstadt gehörende Unternehmen EMD Electronics investiert 300 Millionen US$ in Pennsylvania in die Herstellung chemischer Halbleiterlösungen.