Europa auf dem Weg zur ganzheitlichen Halbleiterproduktion

Die Corona-Krise hat die Abhängigkeit der USA, der EU und Deutschlands von asiatischen Chipherstellern gnadenlos offengelegt. Während die Nachfrage nach Halbleitern damals explodierte, standen hierzulande die Bänder still – vor allem in der Automobilindustrie.

Nun soll die Chipproduktion nach Europa zurückgeholt werden. Basierend auf dem EU-Chip-Act soll der europäische Anteil an der Halbleiterproduktion bis 2030 auf 20 Prozent steigen. Die EU ermöglichte im Juni 2023 die Förderung von rund 100 europäischen Projekten, davon 31 in Deutschland. Doch wie sinnvoll ist dieser Ansatz, wenn das komplexe und arbeitsintensive Testen, Zusammenbauen und Verpacken der Chips weiterhin fast ausschließlich in asiatischen Niedriglohnländern stattfindet?

„Ohne eine umfassende Strategie, die eine ganzheitliche Produktion in unserer Region umfasst, bleibt das Ziel halbherzig“, so Tobias Wölk, Produktmanager Automatisierungstechnik & Aktive Bauelemente bei reichelt elektronik. Er ist sich sicher: „Eine echte Souveränität in der Halbleiterproduktion erreicht Europa nur durch eine vollständig europäisierte Wertschöpfungskette – von der Frontend- bis zur Backend-Produktion. Es braucht nicht nur mehr Herstellungsfabriken, sondern auch eine regionale Ansiedlung der weiterverarbeitenden Industrien. Andernfalls werden wir weiterhin anfällig für globale Lieferkettenstörungen sein, und die Abhängigkeit von Asien bleibt bestehen. Ein europäischer Halbleitermarkt kann nur dann wirklich unabhängig sein, wenn alle Produktionsschritte hierzulande verankert sind.“

Die Halbleiterproduktion – ein globalisierter Prozess

Die Halbleiterproduktion nach Europa „zurückzuholen“ ist leichter gesagt als getan. Heutzutage handelt es sich um einen stark globalisierten Prozess, bei dem selbst branchenführende Chipdesign-Firmen die Produktion ihrer Chips an externe Firmen outsourcen. So stellt TSMC in Taiwan, der führende Anbieter von Auftragsfertigung für Halbleiter, Chips für Unternehmen wie zum Beispiel Apple, Intel und Nvidia her. Auch die verschiedenen Produktionsphasen an sich sind auf unterschiedliche Weltregionen verteilt. Die Herstellung erfolgt in zwei Hauptphasen: In der Frontend-Fertigung werden sogenannte Wafer – dünne Siliziumscheiben – mit Schaltkreisen versehen und so aufbereitet, dass schließlich Chips entstehen. Nach ihrer vollständigen Verarbeitung beginnt die Backend-Fertigung, die das Testen, Zusammenbauen und Verpacken (Test, Assembly und Packaging, kurz TAP) der Chips umfasst.

Viele große Halbleiterhersteller haben sich dafür entschieden, die weniger differenzierte und arbeitsintensivere Backend-Fertigung an spezialisierte Dienstleister in den asiatischen Markt auszulagern, um Kosten zu sparen. Diese externen Dienstleister sind als Outsourced Semiconductor Assembly and Test Vendors (OSATs) bekannt und führen diese Arbeiten im Auftrag der großen Halbleiterunternehmen durch. Neun der zehn weltweit größten OSAT-Anbieter befinden sich im asiatisch-pazifischen Raum (sechs in Taiwan, drei in China). 

Ohne Chips geht nichts: Europas Reaktion auf ihre Abhängigkeit von China und den USA

Dieser komplexe Herstellungsprozess macht die globalen Halbleiter-Lieferketten besonders fragil. Geopolitische Spannungen, insbesondere im taiwanesischen Raum, Naturkatastrophen oder globale Krisen wie die COVID-Pandemie können einen Großteil der europäischen Unternehmen von der Halbleiter-Versorgung abschneiden. Schließlich sind neun von zehn Industrieunternehmen in Europa auf Halbleiter angewiesen, 80 Prozent erachten sie als unverzichtbar. Auch für die europäischen Digitalisierungsbestrebungen und den Ausbau von Cloud-, Rechenzentren und KI-Kapazitäten ist diese Hardware-Technologie essenziell. 

Das EU-Vorhaben, die europäische Halbleiterproduktion zu stärken, mag daher naheliegend erscheinen. Mitte 2023 beschloss die EU den sogenannten Chips Act – das Maßnahmenpaket im Wert von 43 Milliarden Euro soll öffentliche und private Investitionen anziehen, Forschung und Innovation fördern und Europa auf künftige Versorgungskrisen vorbereiten. Die EU-Vertreter haben sich dabei ein hehres Ziel gesetzt: den europäischen Anteil am weltweiten Halbleitermarkt von aktuell rund 10 Prozent auf 20 Prozent zu erhöhen. Kein leichtes Unterfangen, zumal die USA mit ihrem CHIPS and Science Act bereits im Sommer 2022 vorgelegt und 52,7 Milliarden US-Dollar an Fördermitteln bereitgestellt haben.

Mit Investitionen allein ist es nicht getan

Der ambitionierte Plan der EU lässt sich in der Realität der Halbleiterproduktion nicht einfach so umsetzen. Denn mit einer bloßen Verlagerung der Frontend-Produktion ist die europäische Halbleiterabhängigkeit noch lange nicht gelöst: Die OSAT-Kapazitäten müssen im gleichen Maße gesteigert werden wie die Frontend-Produktion. Sonst bleibt die Lokalisierung der Halbleiterproduktion in Europa unvollständig und ineffektiv, da die Chips weiterhin ins Ausland geschickt werden müssen, um einsatzbereit gemacht zu werden. 

Die globale Produktionsverteilung der unterschiedlichen Halbleiter-Strukturbreiten erschwert eine rein europäische Herstellung noch weiter. Je geringer die Strukturbreiten, desto leistungsfähiger und effizienter sind die Halbleiter und somit auch die Endgeräte. Im Dezember 2020 entfielen etwa 49 Prozent der europäischen Kapazitäten auf Strukturbreiten von ≥ 0,18 Mikrometern. Diese Halbleiter gehören zu einer älteren Generation und werden heute in fast allen elektrischen Geräten verbaut. Das bedeutet jedoch auch: Wenn Europa den Eigenbedarf aus lokaler Produktion decken will, muss die Herstellung vervielfacht werden.

Zudem fehlt es an geeigneten Arbeitskräften, um die ambitionierten Ziele zu erreichen. Laut Berechnungen von PwC Strategy könnten bis 2030 etwa 350.000 Beschäftigte fehlen, um das ambitionierte 20-Prozent-Ziel der EU zu erreichen. Schon jetzt fehlen in Deutschland rund 62.000 Fachkräfte in der Halbleiterindustrie, insbesondere in den Bereichen Elektrotechnik, Mechatronik und Softwareentwicklung. 

Ein weiterer bedeutender Engpass ist die Abhängigkeit von chinesischer Siliziumproduktion. Silizium, der wichtigste Rohstoff für Mikrochips, wird größtenteils in China produziert – allein im Jahr 2023 förderte das Land etwa 6,6 Millionen Tonnen Silizium und damit circa zehnmal so viel wie das zweitgrößte Produktionsland Russland. Dass diese Verfügbarkeit zu niedrigeren Preisen einen nicht zu unterschätzenden Wettbewerbsvorteil für China darstellt, sehen Experten schon bei der Produktion von Solarzellen. Auch diese Abhängigkeit macht Europa verwundbar gegenüber geopolitischen Spannungen und Versorgungsunterbrechungen. Europa muss also nicht nur die Produktionskapazitäten und Fachkräfte aufbauen, sondern auch eine zuverlässige und unabhängige Rohstoffversorgung sicherstellen.

Von einer autonomen Halbleiterproduktion ist die EU noch weit entfernt

Das Ziel der EU, bis 2030 einen 20-prozentigen Weltmarktanteil an der Halbleiterproduktion zu erreichen, ist zweifellos ehrgeizig. Doch aktuell stehen weder ausreichende Mittel noch genügend Fachkräfte zur Verfügung, um dieses Vorhaben zu verwirklichen. Um den aktuellen Herausforderungen zu begegnen, muss die Bauelementproduktion stattdessen ganzheitlich gedacht werden. Europa sollte seine Halbleiter-Lieferketten diversifizieren und auf mehrere Regionen verteilen, um Abhängigkeiten zu vermeiden. Eine enge Zusammenarbeit zwischen Industrie, Regierung und Bildungseinrichtungen ist von entscheidender Bedeutung, um die benötigten Fachkräfte auszubilden und zu gewinnen. Gleichzeitig müssen bürokratische Hürden abgebaut und Investitionen in Forschung, Entwicklung und Infrastruktur massiv gesteigert werden. Nur durch eine koordinierte und integrative Herangehensweise kann Europa seine Vision einer starken und unabhängigen Halbleiterindustrie verwirklichen und sich erfolgreich im globalen Wettbewerb behaupten.

(lb/reichelt elektronik)