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Technologie, Medien & Telekommunikation

Taktwechsel in der Halbleiterbranche?

pwc

Taktwechsel in der Halbleiterbranche? Herausgegeben von PricewaterhouseCoopers Von Werner Ballhaus, Dr.-Ing. Alessandro Pagella und Constantin Vogel Alle Rechte vorbehalten. Vervielfältigungen, Mikroverfilmung, die Einspeicherung und Verarbeitung in elektronischen Medien sind ohne Zustimmung des Verlags nicht gestattet. Satz Nina Irmer, Digitale Gestaltung & Medienproduktion, Frankfurt am Main Druck Kohlhammer und Wallishauser GmbH, Druckerei und Verlag, Hechingen Printed in Germany

© September 2009 PricewaterhouseCoopers bezeichnet die PricewaterhouseCoopers AG Wirtschaftsprüfungs-gesellschaft und die anderen selbstständigen und rechtlich unabhängigen Mitgliedsfirmen der PricewaterhouseCoopers International Limited.

Taktwechsel in der Halbleiterbranche? Vorwort

Vorwort Kaum eine Branche ist innovationsgetriebener als die Halbleiterbranche und nur wenige andere Produkte sind wichtiger für die Entwicklung moderner Industrie-gesellschaften als Chips. Denn Chips sind die Basis für nahezu alle technischen Erzeugnisse: Ob Mobiltelefone, Computer oder Flachbildschirme, ob Autos, Flugzeuge oder medizinische Geräte wie Computertomografen, Ultraschall- oder Röntgengeräte, alle wären ohne moderne Chips nicht funktionsfähig. Die Anzahl der verbauten Halbleiterbauelemente wächst stetig. Man sollte meinen, die Halbleiterindustrie erlebt momentan goldene Zeiten. Doch ungeachtet des steigenden Bedarfs an Chips wurde kaum eine andere Branche so hart von der derzeitigen Wirtschaftskrise getroffen.

Wie werden sich die Absatzmärkte in den kommenden Jahren entwickeln? Welche Geschäftsmodelle bewähren sich in der Krise und darüber hinaus? Wo liegen die jeweiligen Chancen? Was sind die kritischen Erfolgsfaktoren? Dies sind nur einige der zahlreichen Fragen, die wir in der vorliegenden Studie behandeln.

Die Studie umfasst neben einer Analyse des Produktionsprozesses und der daraus resultierenden Wertschöpfungskette eine Benchmark-Analyse der wichtigsten Segmente der Halbleiterindustrie. Zahlreiche Experten schildern ihre Sicht der technologischen und wirtschaftlichen Entwicklung in Form von Interviews und geben einen Ausblick auf die künftigen Trends. Bei unseren Interviewpartnern Frau Prof. Dr. Doris Schmitt-Landsiedel, Technische Universität München, Herrn Prof. Dr.-Ing. Jürgen Becker, Herrn Prof. Dr. Michael Siegel, beide Karlsruher Institut für Technologie, Herrn Peter Wennink, ASML, Herrn Andrea Cuomo, STMicroelectronics, und Herrn Herbert Halamek, Continental, möchten wir uns an dieser Stelle herzlich bedanken. Zusätzlich zu den Interviews führten wir mit Frau Carla Sinanian, NXP Semiconductors, Herrn Dr. Peter Hardt, Infineon Technologies, Herrn Dr. Helmut Lagger, Nokia Siemens Networks, und Herrn Ulrich Schoen, ebenfalls Nokia Siemens Net-works, Hintergrundgespräche, deren Inhalte in die Studie eingeflossen sind und für die wir uns ebenfalls recht herzlich bedanken. Ein besonderer Dank gilt Herrn Peter Bauer, Infineon Technologies, der unsere Studie mit einem Gast-beitrag sehr bereichert.

Ziel der Studie ist es, Themen, die den Markt in den nächsten Jahren bewegen werden, zu identifizieren und daraus Handlungsempfehlungen für Halbleiter-unternehmen abzuleiten. Denn um richtig vorbereitet zu sein, müssen Unter-nehmen jetzt handeln. Wem es jetzt gelingt, die Weichen richtig zu stellen, wird für die Zukunft gut gerüstet sein. Welche Produkte, welche Komponenten und welche Regionen es dabei zu beachten gilt, ist Gegenstand unserer Absatz-prognose. Ein besonderer Fokus liegt auf der europäischen Perspektive, die wir im Gespräch mit Vertretern führender europäischer Unternehmen besonders hervorgehoben haben.

Zeichnet sich ein Taktwechsel in der Halbleiterbranche ab? Steigen Sie mit uns ein in die komplexe Welt der Halbleiterindustrie. Ich wünsche Ihnen eine interessante Lektüre.

Düsseldorf, September 2009

Werner Ballhaus Leiter des Bereichs Technologie, Medien, Telekommunikation

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Inhaltsverzeichnis Taktwechsel in der Halbleiterbranche?

Inhaltsverzeichnis Vorwort .................................................................................................................3

Abbildungsverzeichnis .........................................................................................6

Tabellenverzeichnis .............................................................................................7

Abkürzungsverzeichnis ........................................................................................8

A Zusammenfassung .......................................................................................10

1 Die wichtigsten Ergebnisse im Überblick .....................................................10

2 Gliederung der Studie ..................................................................................11

B Die Halbleiterbranche ...................................................................................12

Gastbeitrag von Peter Bauer, CEO Infineon Technologies AG.........................12

1 Marktstruktur ................................................................................................14

2 Halbleiter in der Krise...................................................................................20

Exkurs: Die Halbleiterwertschöpfungskette .......................................................25

3 Wettbewerbsanalyse....................................................................................28

4 Zusammenfassung der Ergebnisse und Ausblick........................................33

C Technologie und Trends...............................................................................35

1 Produktionskapazität....................................................................................35

Exkurs: Complementary Metal Oxide Semiconductor (komplementärer Metalloxid-Halbleiter, CMOS).............................................................................36

2 Strukturgrößen .............................................................................................37

3 Erweiterung der Funktionalität .....................................................................40

4 Wafer-Größen ..............................................................................................42

D Umsatzprognosen ........................................................................................44

1 Der Halbleitermarkt nach Anwendungen .....................................................44

2 Der Halbleitermarkt nach verbauten Komponenten.....................................48

3 Der Halbleitermarkt im regionalen Vergleich ...............................................51

E Fazit und Ausblick ........................................................................................55

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Taktwechsel in der Halbleiterbranche? Inhaltsverzeichnis

F Methodologie................................................................................................57

1 Umsatzprognose..........................................................................................57

2 Experteninterviews ......................................................................................57

3 Wettbewerbsanalyse ...................................................................................57

4 Vergleichsunternehmen in der Wettbewerbsanalyse ..................................58

Weltweite Ansprechpartner im Bereich Technologie.........................................59

Wir über uns.......................................................................................................62

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Abbildungsverzeichnis Taktwechsel in der Halbleiterbranche?

Abbildungsverzeichnis Abb. 1 Die Halbleiterindustrie und ihr Umfeld..............................................15

Abb. 2 Produktfamilien integrierter Schaltkreise .........................................17

Abb. 3 Beispielhafte Gegenüberstellung von Standard- und kundenspezifischen Produkten sowie typische Erfolgsfaktoren ......18

Abb. 4 Halbleiterumsätze.............................................................................20

Abb. 5 Wertschöpfungskette nach Porter....................................................25

Abb. 6 Frontend-Herstellungsprozesse.......................................................26

Abb. 7 Backend-Herstellungsprozesse .......................................................27

Abb. 8 Umsatzverteilung hinsichtlich der Halbleiter-Geschäftsmodelle ......29

Abb. 9 EBITDA-Marge nach Geschäftsmodellen ........................................30

Abb. 10 EBIT-Marge nach Geschäftsmodellen .............................................30

Abb. 11 Forschungs- und Entwicklungsaufwand nach Geschäftsmodellen..31

Abb. 12 Vertriebs- und Verwaltungsaufwand nach Geschäftsmodellen .......31

Abb. 13 Konsolidierung der Ergebnisse der Wettbewerbsanalyse ...............33

Abb. 14 Beispielhafter Technologiezyklus beim Übergang zu neuen Technologien in der Halbleiterherstellung........................................38

Abb. 15 Verteilung der weltweit installierten Produktionskapazität nach Wafer-Größen ..................................................................................43

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Taktwechsel in der Halbleiterbranche? Tabellenverzeichnis

Tabellenverzeichnis Tab. 1 Vergleich der Ergebnismargen von 2007 und 2008 für

unterschiedliche Geschäftsmodelle .................................................32

Tab. 2 Verteilung der weltweit installierten CMOS-Produktionskapazität nach kleinster, darstellbarer Strukturgröße......................................37

Tab. 3 Entwicklung der lithografisch darstellbaren Strukturgrößen nach Produkt.............................................................................................38

Tab. 4 Halbleiterumsätze nach Anwendungen 2006�2012 (in Milliarden USD)...........................................................................45

Tab. 5 Anteil der Anwendungen am gesamten Halbleitermarkt 2006�2012 .......................................................................................45

Tab. 6 Halbleiterumsätze nach Komponenten (in Milliarden USD) ............49

Tab. 7 Anteil der Komponenten am gesamten Halbleitermarkt 2006�2012 .......................................................................................49

Tab. 8 Halbleiterumsätze nach Regionen 2006�2012................................52

Tab. 9 Umsatzwachstum nach Regionen 2006�2012 ................................52

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Abkürzungsverzeichnis Taktwechsel in der Halbleiterbranche?

Abkürzungsverzeichnis ABS Anti-Blockier-System

AG Aktiengesellschaft

ASIC Application Specific Integrated Circuit

ASSP Application Specific Standard Product

CAGR Compound Annual Growth Rate

CFO Chief Financial Officer

CMOS Complementary Metal-Oxide-Semiconductor

CPU Central Processing Unit

DDI Display Driver Integrated Circuit

DRAM Dynamic Random Access Memory

DSP Digital Signal Processor

EBIT Earnings Before Interest and Taxes

EBITDA Earnings Before Interest, Taxes, Depreciation and Amortisation

EPROM Erasable Programmable Read-Only Memory

EEPROM Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory

ESP Elektronisches Stabilitätsprogramm

F&E Forschung und Entwicklung

Fab Abkürzung für eine Produktionsstätte von Halbleitern

FERAM Ferroelectric Random Access Memory

IC Integrated Circuit (integrierter Schaltkreis)

IC IDM Integrated Device Manufacturer, die hauptsächlich Logikchips herstellen

IDM Integrated Device Manufacturer

IP Intellectual Property

ITRS International Technology Roadmap for Semiconductors

KIT Karlsruher Institut für Technologie

LED Light-Emitting-Diode

LTE Long Term Evolution

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Taktwechsel in der Halbleiterbranche? Abkürzungsverzeichnis

MCU Microcontroller Unit

Memory IDM Integrated Device Manufacturer, die Speicherchips herstellen

mm Millimeter

MPU Microprocessor Unit

MRAM Magnetoresistive Random Access Memory

nm Nanometer

OEM Original Equipment Manufacturer

OLED Organic-Light-Emitting-Diode

PC Personal Computer

SG&A Selling, General and Administrative (Abkürzung für Vertriebs- und Allgemeinkosten)

SIA Semiconductor Industry Association

SRAM Static Random Access Memory

SoC System-on-a-Chip

SiP System-in-Package

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Zusammenfassung Taktwechsel in der Halbleiterbranche?

A

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Zusammenfassung

Die wichtigsten Ergebnisse im Überblick Seit ihrem Entstehen vor rund 40 Jahren war in der Halbleiterbranche ein stetiger Aufwärtstrend zu verzeichnen. Auch kurzfristige Korrekturen, etwa nach dem Platzen der Internetblase im Jahr 2001, konnte die Branche gut bewältigen. Doch unter der aktuellen Wirtschaftskrise hat auch die Halbleiter-industrie gelitten. Für 2009 rechnen wir mit einem Rückgang von knapp 20 % gegenüber dem Gesamtjahr 2008. Die Branche dürfte diese Rückschläge jedoch schon bald wieder überwunden haben: Für das nächste Jahr gehen wir von einem deutlichen Wachstum aus und erwarten, dass der weltweite Umsatz im Jahr 2011 in etwa das Niveau von 2008 erreichen und dieses im Jahr 2012 übertreffen wird. Das durchschnittliche jährliche Wachstum wird zwischen 2009 und 2012 bei mehr als 10 % liegen und damit an die in der Vergangenheit beobachteten Werte anschließen. Verschiebungen bei der Verteilung der Um-sätze nach Anwendermärkten sind dabei nur in geringem Umfang zu erwarten. Den größten Umsatzanteil werden nach wie vor Anwendungen der Daten-verarbeitung verbuchen, gefolgt von Unterhaltungselektronik und Mobilfunk-kommunikation. Und auch beim Produktmix dürften keine wesentlichen Änderungen zu verzeichnen sein: Logikchips stellen weiterhin das größte Segment dar. An zweiter Stelle folgen Mikroprozessoren und Mikrocontroller, an dritter Stelle Speicherchips.

Das Innovationstempo der Halbleiterindustrie ist hoch. Auch nach mehr als vier Dekaden gilt das Mooresche Gesetz, nach dem sich die Anzahl der Transistoren auf einem Computerchip alle 18 bis 24 Monate verdoppelt, noch immer als Gradmesser. Und die Verkleinerung der Strukturen wird noch einige Jahre fortschreiten. Allerdings sind die Grenzen der bislang verwendeten Technologie (CMOS-Technologie � Complementary-Metal-Oxide-Semiconductor-Techno-logie) erkennbar: Um kleinste Strukturen wirtschaftlich produzieren zu können und funktionale Einschränkungen zu vermeiden, ist der Einsatz neuer Materialien und Technologien unumgänglich. Und auch die Funktionalitäten werden immer wichtiger: Vormals selbstständige Baugruppen werden in zunehmendem Maße in einzelne Chips integriert. Zudem versprechen größere Wafer-Durchmesser in der Halbleiterherstellung eine effizientere Chip-herstellung. Der Übergang zu Durchmessern von 450 mm wird sich zwar in Zukunft vollziehen, jedoch mit hohen Investitionen verbunden sein. Angesichts der Finanzkrise wird diese Entwicklung voraussichtlich noch einige Jahre auf sich warten lassen und kaum vor 2012 einsetzen.

Die Kapitalintensität und das hohe Innovationstempo führen dazu, dass sich die Unternehmen zunehmend auf einzelne Elemente der Wertschöpfungskette spezialisieren. Ein Beispiel hierfür sind Fabless-Unternehmen, die über keine eigene Produktion verfügen, sowie Foundries, die sich ausschließlich auf die Halbleiterproduktion spezialisieren. Auch Integrated Device Manufacturer (IDM), die die gesamte Wertschöpfungskette abdecken, verfolgen zunehmend eine so genannte Fab-Light-Strategie, bei der Teile der Produktion an Foundries aus-gelagert werden.

Integrated Device Manufacturer erzielen die höchsten durchschnittlichen Umsätze in der Branche, während Fabless-Unternehmen � bedingt durch ihre Spezialisierung auf die Produktentwicklung � anteilig die höchsten Forschungs- und Entwicklungsausgaben, gemessen am Umsatz, ausweisen. Die geringste Aufwandsquote für Forschung und Entwicklung fällt bei den Foundries an, die keine eigene Chipentwicklung betreiben. Ein ähnliches Bild ergibt sich für den

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Taktwechsel in der Halbleiterbranche? Zusammenfassung

Vertriebs- und Verwaltungsaufwand: Fabless-Unternehmen haben hier die höchste Aufwandsquote, Foundries die geringste.

Aufgrund der Wirtschaftskrise konnte ein Großteil der Halbleiterunternehmen im Jahr 2008 kein positives Geschäftsergebnis erzielen. Dieser Trend wird sich trotz Kosteneinsparungen und weltweiter Kapazitätsreduzierungen auch im Jahr 2009 fortsetzen. Für 2010 erwarten wir aufgrund des Umsatzwachstums wieder positive Ergebnisse.

2 Gliederung der Studie Die Studie ist in vier Teile gegliedert. Der erste Teil (Kapitel B) beginnt mit einem Gastbeitrag von Herrn Peter Bauer, CEO Infineon Technologies AG, zu den Perspektiven in der Halbleiterbranche. Diesem schließt sich ein Markt-überblick an, wobei die Wertschöpfungskette, die Geschäftsmodelle und das Wettbewerbsumfeld analysiert werden. Im Rahmen der Wettbewerbsanalyse zeigen wir anhand von ausgewählten Kennzahlen Besonderheiten und Mechanismen der einzelnen Geschäftsmodelle auf.

Kapitel C widmet sich der Technologie und den Technologietrends. Anhand der Technologietreiber Produktion, Strukturgrößen, Funktionalität und Waferdurch-messer wird der aktuelle Stand der Technik vorgestellt und die erwartete Entwicklung diskutiert.

Der dritte Teil (Kapitel D) zeigt unsere Marktprognosen bis 2012, differenziert nach Anwendungen, Komponenten und Regionen.

Der vierte und letzte Teil (Kapitel E) zieht ein Fazit und gibt einen Ausblick über den Betrachtungszeitraum der Studie hinaus. Die Experteninterviews fließen in die Kapitel ein und sind vollständig im jeweiligen Abschnitt abgedruckt. Sie bilden � neben Industrieexpertise und Marktrecherche � einen fundamentalen Bestandteil der abgeleiteten Prognosen.

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Die Halbleiterbranche Taktwechsel in der Halbleiterbranche?

B Die Halbleiterbranche Die Halbleiterbranche hat die Gesellschaft verändert wie kaum eine andere Branche. In nahezu jedem technischen Gerät von der Spülmaschine bis zur Mikrowelle, von der Werkzeugmaschine bis zum Flachbildschirm sind Halb-leiterelemente verbaut. Der Halbleiteranteil in Transportmitteln wie Kraftfahr-zeugen, Zügen, Flugzeugen und Schiffen und den mit ihnen verbundenen Infrastrukturen wächst stetig. Mobiltelefone bestehen überwiegend aus Chips. Auch PCs, Server oder Taschenrechner sind nur der Entwicklung von Halbleitern zu verdanken. Die heutige Welt würde sich ohne Halbleiter anders, vermutlich langsamer drehen. Schließlich legten Halbleiter auch den Grundstein für die weltweite Vernetzung durch das Internet. Und die Entwicklung schreitet stetig voran. Gordon Moore, Mitgründer von Intel, formulierte bereits Ende der 1960er-Jahre das so genannte Mooresche Gesetz, das im Grundsatz auch heute noch Gültigkeit besitzt. Danach verdoppelt sich die Anzahl an Transistoren auf einem handelsüblichen Prozessor alle 18 bis 24 Monate. Daraus leitet sich auch das enorme Innovationstempo und damit ein entscheidender Erfolgsfaktor der Unternehmen ab: ihre Innovationsfähigkeit � sowohl in der Fertigung als auch im Chipdesign.

Halbleiter haben in nahezu allen Lebensbereichen eine hohe Bedeutung. Für viele Konsumgüter sind sie existenziell.

Doch Fortschritt ist teuer, vor allem in der Halbleiterbranche. Der Grund: Die Herstellungsprozesse und die Produktentwicklung basieren auf neuesten Technologien, die substanzielle Investitionen erfordern. Zudem ist eine kontinuierliche Forschungs- und Entwicklungsarbeit notwendig. Entsprechend hoch ist die Kapitalintensivität der Branche.

Gastbeitrag von Peter Bauer, CEO Infineon Technologies AG

Peter Bauer CEO Infineon Technologies AG

Wachsen mit Energieeffizienz, Kommunikation und Sicherheit

2009 wird als �schwarzes Jahr� in die Geschichte der Halbleiterindustrie eingehen. Nach Jahren des Wachstums hat die weltweite Wirtschafts- und Finanzkrise der Branche einen massiven Umsatzeinbruch beschert. Auch wenn es eine ganze Weile dauern wird, bis der Markt wieder das Niveau von 2008 erreicht: Die Halbleiterindustrie ist und bleibt eine Wachstumsbranche. Auch in Zukunft werden viele Innovationen erst durch Halbleiter-produkte möglich. Das gilt insbesondere für drei zentrale Herausforderungen unserer modernen Gesellschaft � Energieeffizienz, Kommunikation und Sicherheit. Energieeffizienz � grüne Technologien auf dem Vormarsch

Der weltweit wachsende Energiebedarf, die begrenzte Verfügbarkeit natürlicher Ressourcen, steigende Energiepreise und der drohende Klimawandel erfordern Lösungen für einen effizienteren Umgang mit Energie. Um die klimapolitischen Vorgaben beispielsweise zur Reduktion von CO2-Emissionen zu erfüllen, gilt es, die Effizienz in der gesamten Kette der nutzbaren Energie zu erhöhen � also bei der Erzeugung, der Übertragung und dem Verbrauch von Energie. Innovationen aus der Halbleiterindustrie spielen eine wesentliche Rolle bei der Umsetzung dieser Ziele. Die Forderung nach mehr Energieeffizienz wird in den nächsten Jahren vor allem die Nachfrage nach Leistungshalbleitern positiv beeinflussen. Das betrifft speziell erneuerbare Energien, aber beispielsweise auch Motor-antriebe in Industrieanwendungen und in Haushaltsgeräten. Bei Leistungshalbleitern für erneuerbare Energien gehen die Marktforscher in den nächsten fünf Jahren von jährlichen, durchschnittlichen Wachstumsraten von 18 % aus.1 Solar- und Windkraft zählen dabei weiterhin zu den größten Wachstumstreibern. Leistungshalbleiter sind gewissermaßen das Herzstück von Stromrichtern in Photovoltaik- und Windkraftanlagen und leisten einen wesentlichen Beitrag bei der effizienten Einspeisung des Stroms ins Netz. 1 IMS Research, August 2009

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Taktwechsel in der Halbleiterbranche? Die Halbleiterbranche

In der Automobilindustrie wird die Forderung nach verbrauchs- und emissionsarmen Fahrzeugen langfristig ebenfalls zu einer steigenden Nachfrage nach Halbleitern führen, vor allem für den Antriebsstrang, mit einem erwarteten jährlichen Wachstum von gut 9 % nach dem Segment Sicherheit das Anwendungsfeld mit der zweitstärksten Wachstums-rate bei Automobilhalbleitern.2 Das liegt zum einen am höheren Bedarf an leistungs-fähigen Halbleitern für die verbesserte Regelung von Motoren, zum anderen an der verstärkten Produktion von Hybrid-Antrieben, die einen deutlich höheren Halbleiteranteil besitzen als konventionelle Antriebe. Zusätzliche Chancen eröffnen sich im Bereich der Elektrofahrzeuge. Um den Vorgaben zur Begrenzung des Schadstoffausstoßes zu genügen, bereiten sich die Automobilhersteller rund um den Globus auf die Massen-produktion von Hybrid- und Elektroautos vor. Insgesamt soll der Markt für Automobilhalb-leiter trotz Absatzkrise bei den Fahrzeugherstellern bis 2013 durchschnittlich um 8 % jährlich wachsen.3 Als langjähriger Marktführer bei Leistungshalbleitern und weltweite Nummer 2 im Gesamtmarkt für Automobilhalbleiter wird Infineon von diesen Trends profitieren. Kommunikation � Übertragung von Daten, überall und jederzeit

Immer mehr Menschen wollen immer und überall vollen Zugriff auf Telefon, E-Mails und das Internet haben, mit hohen Übertragungsraten. Die Mobilfunkbranche arbeitet am Aufbau noch schnellerer Datennetze. Auch wenn der Absatz von Mobiltelefonen in diesem Jahr erstmalig seit 2001 rückläufig sein wird, bauen die Hersteller mit der Entwicklung neuer Geräte für das zu erwartende langfristige Wachstum vor. Zwei Segmente, die selbst in diesem Jahr trotz Rezession beachtliche Steigerungsraten aufweisen, sind Ultra-Low-Cost-Mobiltelefone und Smartphones. Mit einem erwarteten jährlichen Wachstum von etwa 20 % bleiben diese Felder auch in den nächsten Jahren die am schnellsten wachsenden Segmente im weltweiten Mobilfunkmarkt.4 Das Ultra-Low-Cost-Segment wird getrieben durch die starke Nachfrage von Erstkäufern in Ländern wie China und Indien. Allein Indien verzeichnet jeden Monat gut 10 Millionen neue Anwender. Von dieser Entwicklung profitieren Halbleiterhersteller, die stark sind beim Thema Ein-Chip-Integration. Ein-Chip-Lösungen, wie sie Infineon entwickelt, kombinieren wesentliche Mobilfunkelemente wie Basisband-Prozessor, Sende- und Empfangseinheit, Strom-versorgung und Arbeitsspeicher. Das verringert die Herstellkosten von Mobiltelefonen um mehr als 30 %. Die Marktforscher gehen davon aus, dass die Erlöse aus Ein-Chip-Produkten bis 2013 jährlich mit einer Rate von über 70 % wachsen.5 Im Markt für Smart-phones ist der drahtlose Hochgeschwindigkeits-Datentransfer ein zentraler Erfolgsfaktor. Hier können Halbleiterhersteller punkten, die eine komplette Plattform mit einem schnellen, zuverlässigen Modem anbieten. Sicherheit � optimaler Schutz von Daten, Informationen und Objekten

Die zunehmende Vernetzung unserer globalisierten Welt erfordert Lösungen, die den steigenden Sicherheitsanforderungen Rechnung tragen � in der Kommunikation, bei Finanztransaktionen, der Identifizierung von Personen und Objekten oder dem Schutz von Daten und Netzwerken. Das wird die Nachfrage nach Sicherheits-Controllern, Sicherheits-Speicherprodukten und anderen Systemlösungen positiv beeinflussen. Zu den am schnellsten wachsenden Segmenten zählt der Bereich Personenidentifikation. Der Über-gang zu elektronischen Ausweisen weltweit � dazu gehören elektronische Reisepässe, elektronische Personalausweise oder Führerscheine � ist hier der zentrale Wachstums-treiber. In den nächsten Jahren sind die höchsten Wachstumsraten bei elektronischen Personalausweisen zu erwarten. Hierbei handelt es sich in vielen Ländern um ein Pflicht-dokument, so dass sukzessive die Umstellung auf einen Ausweis im Chipkartenformat erfolgt. In Deutschland beginnt die Einführung in 2010 � spätestens bis 2020 sollen alle Bundesbürger einen chipbasierten Personalausweis besitzen. Ein weiteres Wachstums-feld für kontaktlose Sicherheits-Controller ist das sichere Bezahlen mit kontaktlosen Karten. Vor allem in den Großstädten der aufstrebenden Wirtschaftsnationen Asiens setzt sich das so genannte Micropayment zügig durch. 2 Strategy Analytics, Juli 2009 3 Strategy Analytics, Juli 2009 4 iSuppli, Juli 2009 5 Strategy Analytics, Dezember 2008

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Optimistisch in die Zukunft

Die Halbleiterindustrie wird von dem Wachstumspotenzial, das sich langfristig durch den Bedarf an Lösungen für den effizienten Umgang mit Energie, moderne Kommunikations-technologien und individuellen Hochsicherheitslösungen in einer globalisierten Welt ergibt, in hohem Maße profitieren. Infineon wird seine Kernkompetenzen bei Hochfrequenz-elektronik, Systemintegration, analogen beziehungsweise analog-digitalen Schaltkreisen sowie Leistungshalbleitern nutzen, um am künftigen Wachstum in diesen drei Schlüssel-feldern teilzuhaben und seine führende Position in der Automobil- und Industrieelektronik, im Mobilfunk und bei Chipkarten und Sicherheitslösungen weiter ausbauen. Infineon hat seine Aktivitäten auf diese vier Zielmärkte fokussiert und zählt hier dank seiner hohen technologischen Kompetenz und innovativen Produkte seit Jahren zu den Marktführern.

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Marktstruktur Die Halbleiterindustrie ist Teil eines komplexen Zusammenwirkens verschiedener Industriezweige. Halbleiter werden in der Regel nicht direkt von Endkunden nach-gefragt. Der Bedarf wird durch die verbundenen Endkundenmärkte bestimmt. Den größten Umsatzanteil von rund 38 % macht dabei Datenverarbeitung (Data Processing) aus, gefolgt von Mobilfunk- und Festnetzkommunikation (Communications), die insgesamt 26 % der Branchenerlöse auf sich vereinen. Unterhaltungselektronik (Consumer Electronics) ist der drittwichtigste Absatz-markt, hier werden rund 18 % der Umsätze erwirtschaftet. Industrieanwendungen (Industrial) haben einen Anteil von rund 10 % und die Automobilindustrie (Auto-motive) ist für rund 8 % der weltweiten Halbleiterumsätze verantwortlich.1

Die Nachfrage nach Halbleitern wird wesentlich durch die Endmärkte in der Kommunikation, Datenverarbeitung, Unterhaltungselektronik, Automobil-industrie sowie durch Industrie-anwendungen bestimmt.

Zulieferer für die Halbleiterhersteller sind Unternehmen, die das zu so genannten Wafern (vgl. dazu den Exkurs) verarbeitete Rohsilizium bereitstellen, und Unternehmen, die Anlagen zur Herstellung von Halbleitern entwickeln.

Die Halbleiterhersteller können verschiedene Geschäftsmodelle haben und lassen sich in die Bereiche Integrated Device Manufacturer (IDM), Fabless, Lizenzvergabe, Foundry und Backend-Prozesse (so genannte Assembly & Test bzw. Verpacken, Testen etc.) untergliedern. Die Geschäftsmodelle unter-scheiden sich dabei durch die unterschiedliche Tiefe der Wertschöpfung.

1 PwC-Analyse, Zahlen für 2008

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Wie die unterschiedlichen Branchen zusammenwirken, ist in Abbildung 1 dargestellt.

Halbleiter-Materialien(z. B. Wafer)

Halbleiter-Hersteller

andere elektronische Komponenten

Betriebssysteme, Software

Anlagen, Ausrüstung zur Halbleiterherstellung

Anwendungen

Data Processing

Communications

Consumer Electronics

Industrial

Automotive

Integrated Device Manufacturer (IDM)

Fabless

Intellectual Property (IP)/Lizenzvergabe

Foundry

Testen, Verpacken, ...

Quelle: Deutsche Bank, Darstellung PwC

Abb. 1 Die Halbleiterindustrie und ihr Umfeld

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Integrated Device Manufacturer (IDM) sind Unternehmen, die entlang der gesamten Wertschöpfungskette in der Halbleiterherstellung operieren. Die hohen Investitionen für eine neue Produktionsstätte für Halbleiter haben viele IDMs veranlasst, zu einer so genannten Fab-Light-Strategie überzugehen. Das bedeutet, dass bestehende Produktionskapazitäten im Wesentlichen beibehalten und neu entwickelte Halbleiter, die modernere Herstellungs-verfahren, zum Beispiel aufgrund sehr kleiner Strukturgrößen, verlangen, von Partnerunternehmen hergestellt werden.

Wesentliche Geschäftsmodelle in der Halbleiterindustrie sind Integrated Device Manufacturer, Fabless, Foundry, Assembly & Test. Zusätzlich spielen Zulieferer wie Hersteller von Anlagen und Ausrüstung eine wichtige Rolle.

Fabless-Unternehmen dagegen fokussieren sich ausschließlich auf die Forschung und Entwicklung sowie den Vertrieb von Produkten und haben keine eigenen Produktionsstätten. Sie lassen Halbleiter von anderen Unter-nehmen fremdfertigen. Neben dem Wegfall der hohen Investitionen für die Errichtung von Produktionsstätten fallen keine Fixkosten in Verbindung mit diesen Fabriken an.

Einige Unternehmen widmen sich ausschließlich der Lizenzvergabe (Intellectual-Property- oder IP-Unternehmen). Sie spezialisieren sich auf das Design von bestimmten Bausteinen und lizenzieren das produzierte geistige Eigentum an ihre Kunden. Im Gegensatz zu Fabless-Unternehmen haben IP-Unternehmen keinen eigenen Vertrieb und lizenzieren ihre Design- und Entwicklungsleistungen ausschließlich an Dritte. Ferner gibt es Unternehmen, die sich auf die Entwurfsautomatisierung im Halbleiterdesign konzentrieren (Electronic-Design-Automation- oder EDA-Unternehmen). Die Umsatzanteile sowohl der IP- als auch der EDA-Unternehmen sind im Vergleich zu den anderen Geschäftsmodellen, gemessen am gesamten Marktvolumen, klein.

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So genannte Foundries verfügen über keine eigene Produktentwicklung und fertigen Halbleiter im Auftrag von anderen Marktteilnehmern, zum Beispiel von Fabless-Unternehmen, in eigenen Produktionsstätten. Foundries betreiben meist große und moderne Produktionsstätten, die sie durch entsprechende Steuerung der Auftragsproduktion hoch auszulasten versuchen.

Im Rahmen zunehmender Aufgabenspezialisierung sind Unternehmen entstanden, die sich auf Backend-Prozesse wie das Testen und Verpacken (Assembly & Test) fokussieren. So genannte Open Market Assembly and Test Service Provider sind überwiegend in Südostasien angesiedelt, insbesondere in Taiwan, Singapur und Malaysia. Dies liegt nicht zuletzt an den geringen Arbeitskosten, da der Automatisierungsgrad in diesen Backend-Prozessen nicht so hoch ist wie in anderen Bereichen der Halbleiterwert-schöpfung.

Halbleiter werden in diskrete Halbleiterelemente und integrierte Schaltkreise unterteilt. Diskrete Halbleiterelemente sind einzelne Bauelemente wie Dioden, Thyristoren und Transistoren. Integrierte Schaltkreise vereinen eine Vielzahl von diskreten Halbleitern, die miteinander verschaltet sind und somit eine hohe Funktionalität bieten.

Integrierte Schaltkreise werden in Speicher, Mikro und Logik (vgl. Abbildung 2) unterteilt. Die größten Umsatzvolumina haben Speicherbausteine (ca. 18 % des weltweiten Halbleitermarktvolumens), Mikroprozessoren und Mikrocontroller (ca. 21 %) sowie Logik-Halbleiter (ca. 29 %).2 Digitale integrierte Schaltkreise machen somit nahezu 70 % des weltweiten Marktvolumens aus. Vor allem Produkte aus dem Speicherbereich zählen zu den Standardprodukten. Diese Standardprodukte sind sehr starkem Wettbewerbs- und Preisdruck ausgesetzt, während bei anwendungs- und kundenspezifischen Produkten aufgrund der Spezialisierung auf bestimmte Anwendungsaspekte oder spezielle Kunden der Preisdruck weniger hoch ist.

2 Quelle: PwC, Zahlen für 2008

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Speicher

Mikro

Logik

Volatile SpeicherDRAM

SRAM

Nicht-Volatile Speicher

EPROM

EEPROM

NOR Flash

NAND Flash

Mikroprozessoren (MPU)

Mikro-Controller (MCU)

Signal-Verarbeitung (DSP)

Anwendungs-Spezifische Integrierte Schaltkreise (ASIC, ASSP)

Standard-Logik

Display Driver (DDI)

Abb. 2 Produktfamilien integrierter Schaltkreise

So bilden etwa der Kundenzugang, der durch eine vorangegangene Design-ausschreibung gewonnen werden konnte, oder Schutzrechte für bestimmte Anwendungscharakteristika wirksame Eintrittsbarrieren gegen Wettbewerber. Um Designausschreibungen gewinnen zu können, kommen der Produkt-entwicklung und dem Chipdesign entsprechend den Kundenbedürfnissen eine hohe Bedeutung zu, sie stellen somit Erfolgsfaktoren dar.

Bei Standardprodukten ist aufgrund der typischerweise hohen Produktions-skalen die effiziente Beherrschung der Produktionsprozesse ein kritischer Erfolgsfaktor. Das �Yield� � eine Kennzahl, die eine Aussage darüber trifft, wie viele Chips pro Wafer verwendbar sind � stellt eine wichtige Größe dar. Ferner ist bei der Fertigung von Standardprodukten ein effektives Kapazitäts- und Auslastungsmanagement wichtig, da die beispielsweise in der Speicher-fertigung eingesetzten, hochmodernen Produktionsstätten eine sehr große Produktionskapazität aufweisen und sehr hohe Investitionen für die Errichtung erfordern. Abbildung 3 stellt Produkte, bestimmte Charakteristika sowie Erfolgs-faktoren von Standard- und spezifischen Produkten gegenüber.

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Sta

ndar

dpro

dukt

(Com

mod

ity)

spez

ifisc

hes

Pro

dukt

steigende Preisvolatilität, Produktionsskalen

Erfolgsfaktoren für Standardprodukte� Produktionsprozesse� Kapazitäts- und Auslastungs-

management

� Produktentwicklung, Design� Spezielles funktionales Know-howin den Kundenmärkten

� Kundenzugang und Kundenmanagement

DRAM SRAM

EPROM

EEPROM

NOR Flash

NAND Flash

Diskrete Halbleiter

16-bit MCU

8-bit MCU

MPU

32-bit MCU

DSPASICASSP

zunehmend individuelle Produktcharakteristika

Erfolgsfaktoren für spezifische Produkte

Abb. 3 Beispielhafte Gegenüberstellung von Standard- und kundenspezifischen Produkten sowie typische Erfolgsfaktoren

Andrea Cuomo, Executive Vice President, General Manager, Sales & Marketing, Europe, Middle East and Africa, STMicroelectronics

�Wir sind am Scheideweg: Wir werden entweder eine Evolution der Branche sehen. Oder wir beobachten prozessorzentrierte Architekturen in vielen Produkten wie Netbooks oder Smartphones.�

Herr Cuomo, erwarten Sie eine Konsolidierung der Halbleiterbranche in der derzeitigen Wirtschaftskrise? Konsolidierung schreitet auf zweierlei Art und Weise voran: Einerseits gehen Unter-nehmen aus bestimmten Marktsegmenten heraus, andererseits sehen wir viele Akquisitionen und Übernahmen. Wir haben bereits einige Fusionen und Übernahmen beobachtet, aber ich denke, dass weitere Unternehmen noch signifikant Marktanteile bei bestimmten Anwendungen verlieren werden. Dieser Trend wird sich insbesondere noch auf der Plattformseite verstärken, ob durch Fusionen und Übernahmen oder nicht. Und wir haben gesehen, dass Fusionen und Übernahmen um ihrer selbst willen manchmal die letzte Alternative vor dem Kollaps darstellen. Wie werden sich die Geschäftsmodelle in der Halbleiterindustrie in Zukunft wandeln? Werden wir vermehrt beobachten können, dass sich Unternehmen aus der Produktion zurückziehen und auf ein Fab-Light-Modell konzentrieren? Das hängt sehr stark davon ab, welche Chiparchitektur sich durchsetzen wird. Wir sind am Scheideweg: Wir werden entweder eine Evolution der Branche sehen. Oder wir beobachten prozessorzentrierte Architekturen in vielen Produkten wie Netbooks und Smartphones. Sollte sich das prozessorzentrierte Geschäftsmodell auch auf Anwendungs-märkte jenseits des PCs ausweiten, werden wir einen sehr wichtigen strukturellen Wandel im Wettbewerb erfahren. Um nur einen Aspekt zu nennen, es wird für Halbleiterunter-nehmen sehr schwer werden, das Chipdesign vom Produktionsprozess zu trennen, da die Verbindung zwischen beiden in der Prozessorwelt sehr eng ist. Als Konsequenz wird es für Foundries schwieriger werden und die Notwendigkeit, eine eigene Fab zu besitzen, wird den Konsolidierungsprozess auslösen. Sollte dieses Geschäftsmodell aber nicht erfolgreich sein und sich SoC durchsetzen, werden die meisten Unternehmen zu dem Fabless-Geschäftsmodell übergehen und wir werden einen längeren Zeithorizont für den Konsolidierungsprozess sehen.

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Welche Chiparchitektur wird sich denn mittelfristig durchsetzen? Wir werden einen Wettkampf zwischen der SoC- und der prozessorzentrierten Architektur haben. Ich bin mir jetzt noch nicht sicher, wer gewinnen wird. Für bestimmte An-wendungen hat die prozessorzentrierte Architektur Vorteile hinsichtlich niedriger Markt-einführungszeiten und Softwareflexibilität. Andererseits sind die Kosten und der Strom-verbrauch höher, die Hardware wird zur Commodity und die Rolle der System-OEMs wird dadurch stetig reduziert. Die SoC-Architektur hingegen liefert niedrigeren Stromverbrauch, höhere Effizienz und die Möglichkeit, sich vom Wettbewerb zu differenzieren. Des Weiteren spielt die Softwarearchitektur auf den Chips in dieser Diskussion eine Schlüssel-rolle. Die Menge an Software auf den Endgeräten ist jetzt schon gewaltig. Die Leute werden nicht mit jedem neuen Endgerät ihre Software neu designen wollen. Deshalb werden grundlegende Entscheidungen zur Softwarearchitektur die Zukunft der Branche maßgeblich beeinflussen. Aber zurück zu den Halbleitern: Welches Geschäftsmodell sich am Ende durchsetzen wird, bleibt derzeit offen. Aber manchmal im Leben handelt es sich eher um verschiedene Schattierungen von Grau als um Schwarz oder Weiß. In welchen Gebieten kann die Halbleiterindustrie zukünftig noch wachsen? Wir sehen derzeit zwei große Trends. Erstens: Der Datenverkehr wird mobil. Der Erfolg von Netbooks wird so groß werden wie der Erfolg von Mobiltelefonen. Vor einigen Jahren wurde zunächst nur die Sprachtelefonie mobil, doch jetzt folgt auch der Datenverkehr. Dazu kommen sehr preisgünstige drahtlose Internetverbindungen, alles wird miteinander drahtlos vernetzt werden. Der zweite große Trend ist die Durchdringung unseres Alltags-lebens mit Halbleitern. Die ersten Beispiele, die mir diesbezüglich einfallen, sind medizinische Geräte, elektronische Bezahlsysteme, die Überwachung der Lebensmittel-kette und Personenidentifizierung. Erwarten Sie, dass der Trend zu E-Mobility � der Entwicklung von Elektroautos � ein großes Thema für die Halbleiterindustrie sein wird? Natürlich, aber ich würde dies nicht nur auf das Elektroauto reduzieren. Ich sehe das Thema �Going Green� eher ganzheitlich mehr und mehr an Bedeutung gewinnen. Was sind denn die wichtigen Treiber für die Profitabilität in der Branche? Zunächst einmal natürlich das Mooresche Gesetz und die Technologieführerschaft. Im Weiteren natürlich die weltweit verfügbare Produktionskapazität und die branchenüblichen Überproduktions- und Engpasszyklen. Der dritte und vielleicht manchmal etwas vergessene Punkt ist die Produktinnovation. Der erste Marktakteur erhält gute Margen, aber die Nachfolger müssen die Preise senken, um Kunden zu gewinnen. In Geschäfts-prognosen wird dieser Faktor oftmals unterschätzt, die technologischen Durchbrüche kommen oftmals früher als gedacht. Da die Technologien komplexer und die Produkt-zyklen kürzer werden, werden wir vermehrt Zulieferer sehen, die alles aus einer Hand anbieten. Allein dadurch werden sich einige dieser Dynamiken ändern. Wird das Mooresche Gesetz weiterhin der Taktgeber der Halbleiterindustrie bleiben? Wenn ja, für wie lange? Für sehr lange! Kleinere Strukturgrößen sind nicht nur von den Bedürfnissen der End-kunden getrieben, sondern Ausdruck von Wettbewerbsverhalten. Die Foundries forcieren den technologischen Fortschritt allein, um es der Konkurrenz schwer zu machen. Wir kommen zu dem Punkt, an dem die Komplexität, die Technologiekosten und die Markt-position den Grad der Konsolidierung bestimmen, weil bestimmte Teilnehmer einfach nicht mehr mithalten können. In anderen Worten: Je härter der Wettbewerb wird, desto eher geraten die Marktführer in Versuchung, ihre Wettbewerber durch ihren technologischen Vorsprung zu verdrängen.

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2 Halbleiter in der Krise Die große Bedeutung von Halbleitern und der stetig steigende Bedarf an Chips spiegeln sich im anhaltenden Trendwachstum der Branche wider. So hat sich der Branchenumsatz in den letzten zwanzig Jahren mehr als vervierfacht und wuchs zwischen 1988 bis 2008 um durchschnittlich 9 % (CAGR) pro Jahr.

Zwischen 1988 und 2008 wuchsen die globalen Halbleiterumsätze um durchschnittlich 9 %.

51 55 6077

102

144132137126149

204

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2006

2007

2008

Um

sätz

e in

Mrd

. US

DCAGR (1988�2008) = 9%

Quelle: SIA

Abb. 4 Halbleiterumsätze

Dieses Trendwachstum sollte aber nicht darüber hinwegtäuschen, dass die Halbleiterindustrie hoher Volatilität mit bestimmten und abgegrenzten Zyklen unterliegt, die stark mit den Konjunkturzyklen zusammenhängen (vgl. Ab-bildung 4, die die Entwicklung der weltweiten Halbleiterumsätze von 1988 bis 2008 widerspiegelt). So baute die Halbleiterbranche in Aufschwungjahren � gestärkt von hoher Nachfrage und Gewinnen � signifikante Produktions-kapazitäten auf, da nur so die hohen Kosten für den Aufbau neuer Anlagen finanziert werden konnten. Die nach den konjunkturellen Aufschwüngen bestehenden Überkapazitäten (z. B. in den Jahren 1995, 2000 und 2007/2008) übten in der Folgephase Druck auf die Verkaufspreise für Halbleiter aus. Mit den entsprechenden Konsequenzen für Profitabilität und Wachstum: Die Produktionskapazität sank, Halbleiter wurden verknappt und die Preise stabilisierten sich, was wiederum in ein Wachstum des Marktes mündete, und der Prozess begann von Neuem (z. B. in den Jahren 1998 und 2002). Dabei ist die Wechselwirkung zwischen Zyklizität, Produktionskapazitäten sowie Angebot und Nachfrage nicht der einzige Faktor, der den Umsatz maßgeblich bestimmt. Denn auch die Saisonalität beeinflusst das Angebots- und Nachfrageverhalten. So werden beispielsweise Güter der Unterhaltungselektronik (Handys, MP3-Player, Computer u. Ä.) vornehmlich in der Vorweihnachtszeit gekauft � mit entsprechenden Folgen für die Nachfrage nach Chips.

Die aktuelle Krise unterscheidet sich jedoch signifikant von den bisherigen Zyklen, schließlich kamen hier zwei sich verstärkende Faktoren zusammen: Einerseits befand sich die Branche Mitte 2008 ohnehin in einem bereits rück-läufigen Markt mit Überkapazitäten und fallenden Preisen wie im Bereich der DRAM-Speicherbausteine. Hinzu kam ein signifikanter Nachfrageeinbruch der wichtigsten Absatzmärkte: So ging der Automobilabsatz im Jahr 2008 um 4 % zurück, das Wachstum der PC-Hersteller verlangsamte sich und auch mobile Endgeräte und Unterhaltungselektronik wurden seit Ende 2008 weniger stark nachgefragt. Dieser Trend setzte sich im laufenden Jahr weiter fort.

Die momentane Krise in der Halb-leiterindustrie ist vorwiegend auf Absatzrückgänge der Anwender-märkte zurückzuführen. Globale Produktionsüberkapazitäten wirken verstärkend.

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Es sind vor allem die DRAM-Hersteller � neben den Prozessorherstellern die bedeutendste Marktgruppe in der Halbleiterbranche �, die aktuell besonders unter den niedrigen Verkaufspreisen und den vergleichsweise geringen Absatz-mengen leiden. Schließlich lagen die Preise für DRAM-Speicherbausteine bereits vor der Krise teilweise unter den Herstellungskosten. Dies lag nicht nur an den in der Vergangenheit aufgebauten Überkapazitäten in diesem Segment, wozu auch staatliche Förderung beitrug. Heute sind wiederum staatliche Unter-stützungsleistungen notwendig, um die Hersteller am Leben zu erhalten. So stieg etwa der japanische Staat bei Elpida ein. Taiwan prüft die Möglichkeit, mehrere angeschlagene Chiphersteller zu einem großen Unternehmen �Taiwan Memory Corp.� zu konsolidieren. Südkorea stellt Hynix erneut Staatshilfen in beträchtlicher Höhe zur Verfügung, nachdem die Regierung schon zu Beginn dieses Jahrzehnts Hilfestellung leistete und Hynix in Folge dessen zum zweit-größten DRAM-Hersteller aufstieg.

In diesen asiatischen Ländern bildet die Halbleiterindustrie mit einem hohen Anteil von direkten und indirekten Arbeitsplätzen einen wichtigen Teil der Volks-wirtschaft. Innerhalb der Wertschöpfungskette von Computern, deren Absatz auch weiter steigen wird, stellen DRAMs ebenfalls ein wesentliches Element dar. So versuchen die jeweiligen Regierungen, diese für sie wichtigen Schlüsselindustrien im eigenen Land zu halten. Das Eingreifen in die Markt-mechanismen wirkt jedoch der durch den Markt mittels Preisverfall initiierten Reduzierung der weltweiten Kapazitäten entgegen. Somit besteht die Gefahr, dass sich die Lage für DRAMs auf dem Weltmarkt in absehbarer Zukunft nicht verbessert und immer weitere staatliche Hilfen notwendig sind, um DRAM-Hersteller am Leben zu erhalten.

Auch der weltweite Absatz von Computern und Servern, den größten Ab-nehmern von Mikrochips, ist im Zuge der Wirtschaftskrise deutlich eingebrochen. Zudem ist gerade im Konsumentengeschäft eine deutliche Verschiebung des Absatzes in Richtung kleinerer und preiswerterer Computer, beispielsweise den Netbooks, zu beobachten. Dies schlägt sich in niedrigeren durchschnittlichen Verkaufserlösen nieder und hat sich negativ auf den Markt für Mikro-prozessoren ausgewirkt.

Sogar die Bereiche der Logikhalbleiter und der Analoghalbleiter haben mit niedrigeren Absatzmengen zu kämpfen. Allerdings dürfte sich das weniger stark in sinkenden Preisen widerspiegeln als beispielsweise bei den DRAM-Her-stellern, da die Produkte nicht an Spot-Märkten gehandelt werden. Dennoch ist davon auszugehen, dass die Abnehmer sich ihrer gestiegenen Preismacht bewusst sind und niedrigere Zulieferpreise durchsetzen können.

Wie sich die Unternehmen der unterschiedlichen Halbleitersegmente aufgestellt haben, ist Gegenstand des folgenden Kapitels.

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Peter Wennink, CFO ASML Holding N.V.

�2010 wird ein Übergangsjahr werden, wir werden erst in den Jahren 2011 und 2012 eine vollständige Erholung im Halbleitermarkt sehen.�

Herr Wennink, wann erwarten Sie das Ende der derzeitigen Krise in der Halbleiter-industrie? Die durchschnittliche jährliche Wachstumsrate der Stückzahlen in der Halbleiterindustrie der letzten 20 Jahre liegt zwischen 8 % und 9 %. Zweifellos befinden wir uns momentan unterhalb dieser Wachstumsrate, aber die Halbleiterindustrie hat ihren Tiefpunkt erreicht und fängt langsam an, sich zu erholen. Nach dem Produktionsstopp und dem Abverkauf bestehender Vorräte ist wieder ein Produktionsanstieg bei wichtigen elektronischen Produkten, zum Beispiel PCs, zu beobachten. Lageraufstockungen finden statt und viele Halbleiterunternehmen können in ihren Geschäftsergebnissen die allgemeinen Erwartungen übertreffen. Des Weiteren laufen wichtige Investitionen für die kommenden Technologiemigrationen an, die in den letzten neun Monaten komplett ausgelassen wurden. Doch damit die Nachfrage wieder Normalwerte erreicht, ist auch eine Besserung der allgemeinen Wirtschaftslage erforderlich. 2010 wird ein Übergangsjahr werden, wir werden erst in den Jahren 2011 und 2012 eine vollständige Erholung im Halbleitermarkt sehen. Sie haben die Investitionen für die kommenden Technologiemigrationen angedeutet. Wann, glauben Sie, findet der Übergang zur 45-nm-Technologie statt? Der Übergang zu 45 nm wird noch dieses Jahr stattfinden. Im Bereich Logik werden wir den Wechsel zu den fortschrittlichen 45 nm zuerst beobachten können. Schon zum jetzigen Zeitpunkt bereiten die führenden Foundries den Produktionsstart für die 45 nm-Fabriken vor. Die anderen Marktteilnehmer werden Anfang des nächsten Jahres folgen. Im Bereich DRAM hat der vollständige Übergang zu 50 nm im zweiten Halbjahr 2009 begonnen und wird bis Anfang 2010 dauern. Die führenden Unternehmen in der DRAM-Industrie werden sogar noch dieses Jahr die Vorserienproduktion für 40 nm starten. Und wann ist der Übergang zu 450-mm-Wafern zu erwarten? Der Übergang zu einem größeren Wafer wird letztendlich immer von den damit verbundenen Kosten entschieden. Der effektivste Weg zur Kostensenkung ist die Anwendung des Mooreschen Gesetzes, was den generellen Trend von immer kleiner werdenden Transistoren auf einem Chip beschreibt. In der Branche finden Diskussionen statt, die Wafer zu vergrößern, aber ein Kernpunkt sind die sehr hohen Investitionen der Equipment-Industrie, die für die Entwicklung der 450-mm Geräte notwendig sind. Ohne ein Bekenntnis der Abnehmer werden die Equipment-Hersteller den Übergang zu den 450-mm-Wafern nicht vorantreiben. Denken Sie, dass das Thema Marktkonsolidierung in der Zukunft eine entscheidende Rolle spielen wird? In welchem Ausmaß wird dadurch Ihr Geschäft beeinflusst? Die Konsolidierung des Marktes ist bereits in vollem Gange. Zum Beispiel im Segment Flashspeicher sind effektiv noch vier Unternehmen übrig, wovon zwei einen Marktanteil von über 80 % besitzen. Marktkonsolidierung in der Halbleiterindustrie ist ein unaus-weichlicher Trend, der bereits Ende des letzten Jahrzehnts eingeläutet worden ist und auch in der Zukunft weiter vorherrschen wird. Der Hauptgrund für die Konsolidierung ist die Suche nach Skaleneffekten. Nur durch das Erreichen von Skaleneffekten ist es über-haupt möglich, die immer weiter steigenden Forschungs- und Entwicklungskosten zu decken. Besonders im Bereich Logik konnten wir eine Konsolidierungswelle beobachten, da viele Logikhersteller feststellen mussten, dass ihr Marktanteil zu gering ist, um eine dieser großen 300-mm-Fabs vollständig auszulasten. In der Vergangenheit sind zahl-reiche Joint-Venture-Strukturen entstanden, die ebenfalls auf die Notwendigkeit von Skaleneffekten zurückgehen. Der Einfluss auf unser Geschäft ist im Grunde derselbe. Wir stellen fest, dass die Technologiebedingungen und die Forschungs- und Entwicklungs-kosten kontinuierlich steigen und dass das Erreichen von Skaleneffekten immer mehr an Bedeutung gewinnt. Ich denke, wir werden auch in der Zukunft eine zunehmende Konsolidierung des Marktes sehen. Wir haben uns über die aktuellen Entwicklungen im Halbleitermarkt unterhalten, aber in diesen Zeiten sind viele Unternehmen besorgt über den Zugang zu Kapital. Wie sind Ihre mittel- bis langfristigen Einschätzungen über den Kapitalmarkt, insbesondere für risiko-reiche Geschäfte, wie wir sie in der Halbleiterindustrie vorfinden? Geld war nie so günstig, wie es in den letzten Jahren der Fall war. Ich bin davon über-zeugt, dass das in der Zukunft nicht mehr der Fall sein wird. Zugang zu Kapitalmärkten wird es weiterhin geben. Profitable Unternehmen werden immer in der Lage sein, Zugang zu den Kapitalmärkten zu finden und sich zu refinanzieren. Folglich gewinnen alle Elemente, die zur Profitabilität beitragen, wie das Erreichen von Skaleneffekten immens an Bedeutung. Im zweiten Quartal des Jahres konnten wir eine Erholung der Kapital-märkte feststellen und unsere Kunden waren in der Lage, Finanzierungstransaktionen

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durchzuführen. Ich denke, Zugang zu den Kapitalmärkten wird es weiterhin geben, doch wird sich dieser auf eine selektive Gruppe beschränken. Zudem wird Finanzierung teurer sein, als es in den letzten Jahren der Fall war. Konzentrieren sich Unternehmen zurzeit stärker auf Liquiditätsmanagement? In welchem Ausmaß hat dies einen Einfluss auf Ihr Geschäft, wenn Kunden vermehrt den Schwer-punkt auf Liquiditäts- und Umlaufvermögensmanagement legen? Zweifellos ist Liquiditätsmanagement ein wichtiges Thema geworden. In Zeiten der Kreditkrise, wenn Kreditlinien limitiert sind, legen Unternehmen ihren Fokus auf die Verbesserung der Cash-Position und finden für gewöhnlich hierzu Möglichkeiten in ihrem Umlauf- und Anlagevermögen. Das Halbleitergeschäft ist sehr kapitalintensiv und Liquidität ist von großer Wichtigkeit. Die Erholung an den Kapitalmärkten hat die Situation ein wenig entschärft, doch bleibt Liquiditätsmanagement ein großes Thema. Wir beobachten, dass unsere Kunden günstigere Zahlungsbedingungen fordern und dass sie ihre Investitionsaufwendungen begrenzen. Dieser Zustand wird so lange andauern, bis sich eine Entspannung der finanziellen Situation in der Branche bemerkbar macht. Erwarten Sie, dass finanzielle Investoren wie Private-Equity-Firmen aufgrund ihres Kapitalzugangs und der relativ günstigen Unternehmenspreise eine bedeutendere Rolle in der Halbleiterindustrie spielen werden? Unternehmen können relativ günstig sein, doch müssen Sie sich immer fragen, wieso die Unternehmen so günstig sind. Allgemein glaube ich jedoch, dass der derzeitige Appetit von Private-Equity-Investoren eher gering ist. Geld war günstig, was heute aber nicht mehr der Fall ist. Banken und Investoren sind nicht bereit, zu den gleichen Kosten Geld zu verleihen, wie es noch vor ein oder zwei Jahren der Fall war. Dadurch sind Private-Equity-Unternehmen gezwungen, mehr von ihrem eigenen Anteil in die Unternehmen zu stecken. Wie wir alle wissen, ist das Halbleitergeschäft ein sehr zyklisches Geschäft, und ich denke, dass deswegen eine sehr konservative Finanzierung erforderlich ist. Wie werden sich die F&E-Ausgaben in der derzeitigen Krise entwickeln? Erwarten Sie in den kommenden Jahren Einschnitte in den F&E-Ausgaben? In der Halbleiterindustrie ist F&E absolut erforderlich. Jeder Technologieübergang führt längerfristig zu Kosteneinsparungen. Es ist nur eine Frage der Zeit, bis Unternehmen, die nicht in ihre Technologie investieren, aus dem Markt getrieben werden. In dieser Hinsicht ist F&E existenziell. Ich denke nicht, dass die Bereitschaft zu F&E-Ausgaben sinken wird, sondern F&E-Ausgaben werden sich auf die Unternehmen beschränken, die es sich wirklich leisten können. F&E-Ausgaben werden nicht aufgrund erschwerter Kapital-bedingungen geringer sein, vielmehr wird die Branche durch Konsolidierungen und Kooperationen ihre F&E-Budgets effizienter einsetzen. In der Vergangenheit haben wir viele Staatshilfen für Herstellerfirmen gesehen. Denken Sie, dass im Hinblick auf die staatlichen Interventionen in Asien eine Unterstützung der lokalen Halbleiterindustrie durch die europäischen Regierungen erforderlich ist? Jede Regierung definiert Bereiche, die für ihre ökonomischen Strategien und Richtlinien von kritischer Bedeutung sind. Wir sehen, dass in manchen Ländern das Finanzsystem als wichtigster Einflussfaktor betrachtet wird. Dementsprechend investieren Regierungen in diese Bereiche, so wie wir es in den USA gesehen haben. In Asien, wo die Elektronik-industrie in den letzten 25 bis 30 Jahren so viel Wert und Wohlstand geschaffen hat, kann ich die staatlichen Interventionen gut nachvollziehen. Doch hier entsteht ein möglicher Streitpunkt. Regierungen werden die Interventionen als ungerecht bezeichnen und gleiche Wettbewerbsbedingungen fordern. Das ist ein großes politisches Thema.

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Herbert Halamek, Business Unit Connectivity, Vice President Sales and Portfolio, Continental AG

�Das Elektroauto wird die Automobil-industrie revolutionieren. Und die Elektronik wird das neue Herz der Autos.�

Herr Halamek, welche Anforderungen wird in Zukunft die Automobilindustrie an die Halbleiterhersteller haben? Der Anteil der verbauten Halbleiter in modernen Autos wird weiterhin zunehmen. Dafür sehe ich vor allem zwei Gründe: Erstens werden in den Autos ständig weitere Funktionen verbaut, die einen hohen Halbleiteranteil besitzen, sei es im Bereich Fahrsicherheit, Infotainment, Komfort oder in der Motorsteuerung. Außerdem erwarte ich, dass schon in wenigen Jahren keine Glühbirnen mehr in Autos verbaut werden, sondern nur noch LEDs, also auch Halbleiter. Diese werden den Designern deutlich mehr Freiheit bei der Farb-gestaltung der Beleuchtung und des Ambientes geben. Sie sind auch deutlich haltbarer und stromsparender als herkömmliche Beleuchtungen. Zweiter großer Treiber, allerdings eher langfristig, wird die Entwicklung des Elektroautos sein. Das Elektroauto wird die Automobilindustrie revolutionieren. Und die Elektronik wird das neue Herz der Autos! Gerade im Bereich der Energieelektronik zur Steuerung der Leistung werden Halbleiter eine enorm wichtige Rolle spielen. Wie sieht das Elektroauto der Zukunft aus? Noch ist ja erst in Ansätzen zu sehen, in welche Richtung die Reise gehen wird. Ich bin der Meinung, dass sich der Automobilbau grundlegend ändern wird. Ich persönlich denke, dass in Zukunft die Elektromotoren in den Rädern sitzen � zusammen mit einer elektro-magnetischen Bremse und der Steuerung. Die Batterie wird � aufgrund der günstigen Gewichtsverteilung und zur Kühlung � als Platte auf dem Fahrzeugboden sitzen. Daneben wird es noch viel Steuerungs- und Regelungselektronik geben, aber kaum noch mechanische Antriebsteile. Der Anteil der mechanischen Teile wird sich um bis zu 90 % reduzieren, auch weil die Fahrzeugsteuerung weitgehend elektronisch funktionieren wird. Autos werden in Zukunft auch optisch ganz anders aussehen, schließlich brauchen wir keinen großen Platz für einen Motor. Allerdings wird diese Entwicklung in vielen Etappen kommen, schließlich ist noch viel Entwicklungsarbeit notwendig und Benzin- und Diesel-motoren werden kurz- bis mittelfristig auf dem Massenmarkt weiterhin dominieren. Mit welchen Entwicklungen im Automobilbau können wir denn kurz- bis mittelfristig rechnen? Kurz- bis mittelfristig werden weiterhin die Themen Informationsverarbeitung, Beleuchtung und Displays sowie das Thema Drive-by-Wire wichtig bleiben. Für besonders interessant halte ich die Weiterentwicklung der Displays: Hier versprechen OLEDs, also organische Halbleiter, neue Möglichkeiten der Cockpit-Gestaltung. Wir werden wahrscheinlich bald statt vieler einzelner Anzeigen und Zeiger einen zentralen OLED-Bildschirm im Auto sehen. Darauf werden die Anzeigen dann individuell konfigurierbar abgebildet werden. Das ist wie beim iPhone oder beim iPod: Ich schiebe mir meine gewünschten Applikationen so zusammen, wie ich das will. Das Beste dabei ist: Sie sind nicht nur schick, sondern langfristig auch günstig, da man die Cockpitelemente per Software konfigurieren und eine erhebliche Komplexitätsreduktion bei der Fertigung realisieren kann. Mittelfristig sind auch Verbesserungen der jetzigen Head-up-Displays mittels OLED-Technologie denkbar. Wie schon erwähnt wird die elektrische Steuerung des Fahrzeugs, Drive-by-Wire, auch weiterhin ein spannendes Entwicklungsgebiet bleiben: Es bietet einfach sehr viele Vorteile, sehr viel weniger anfällige Mechanik im Auto und sehr viel mehr Gestaltungsspielraum für die Designer. Allerdings müssen hier noch Sicherheits-fragen geklärt werden. Das klingt spannend. Welche speziellen Anforderungen stellt die Automobilindustrie dabei an die Halbleiterhersteller? Im Prinzip die gleichen wie heutzutage auch schon � nur muss es natürlich schneller und preisgünstiger sein! Die meisten heute produzierten Halbleiter sind nicht Automotive-tauglich, sondern müssen speziell entwickelt werden. Das liegt insbesondere an den speziellen Anforderungen. Im Automobilbereich sind andere Dinge als pure Rechen-leistung entscheidend: Beständigkeit gegenüber mechanischen Beanspruchungen und Temperaturwechsel sowie eine extrem hohe Anlieferqualität der Hersteller. Diese sind insbesondere für sicherheitsrelevante Funktionen absolut notwendig. Ist die Jagd nach immer kleineren Strukturgrößen im Bereich Automotive relevant? Relevant ja, allein schon wegen der Kosten, allerdings nicht ganz so entscheidend wie bei anderen Anwendungen. Die Automotive-Chips sind der State-of-the-Art Technologie ja auch zeitlich immer hinterher. Dies liegt insbesondere an den genannten, speziellen Anforderungen für Automotive-Chips. Aber auch an den relativ kleinen Stückzahlen. Sobald die Stückzahlen in für eine Anwendung interessante Größenordnungen vorstoßen, gibt es sicherlich Hersteller, die diese auch herstellen werden.

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Exkurs: Die Halbleiterwertschöpfungskette Die Wertschöpfungskette ist in primäre und unterstützende Tätigkeiten gegliedert. Primäre Aktivitäten bestehen aus der Siliziumgewinnung, der Roh-Wafer-Herstellung, dem Halbleiterdesign, der Maskenherstellung, den Front-end- und Backend-Herstellungsprozessen sowie der Logistik, dem Marketing und dem Vertrieb. Zu unterstützenden Tätigkeiten zählen die Infrastruktur, das Personal beziehungsweise die entsprechenden Mitarbeiter (Human Resources), die Technologie, die Finanzierung, die Steuerung und Verwaltung sowie der Einkauf und die Beschaffung. Abbildung 5 verdeutlicht, wie diese Faktoren miteinander zusammenhängen.

Unt

erst

ütze

nde

Tätig

keite

n Infrastruktur

Human Resources

Technologie

Einkauf/Beschaffung

Silizium-Gewinnung, Roh-Wafer Herstellung

Halbleiter-Design

Frontend-Herstellungs-

prozesse

Backend-Herstellungs-

prozesse

Logistik, Marketing &

Vertrieb

Prim

äre

Akt

ivitä

ten

Masken-herstellung

Finanzen, Steuerung und Verwaltung

Abb. 5 Wertschöpfungskette nach Porter

Siliziumgewinnung Die Wertschöpfungskette in der Halbleiterindustrie beginnt mit der Gewinnung von Siliziumdioxid aus Gestein oder Sand, insbesondere aus Quarzsand. Silizium, das Ausgangsmaterial für die Halbleiterindustrie, kommt in der Natur nur in gebundener Form als Siliziumdioxid vor. In einem energieaufwendigen Prozess wird der Sauerstoff vom Silizium abgespalten. Der Abbau von Gestein und die Trennung vom Sauerstoff erfolgen in der Regel in Ländern mit geringeren Energiekosten.

Halbleiterdesign sowie Entwicklung und Herstellung erzielen die höchste Wertschöpfung.

Für die Anwendungen in der Mikroelektronik wird hochreines, monokristallines Halbleitersilizium benötigt. Deshalb werden im Rahmen eines Schmelzverfahrens Verunreinigungen im Silizium unterhalb eines kritischen Wertes gebracht.

Roh-Wafer-Herstellung Das für die Mikroelektronik verwendete Silizium verlangt einen Reinheitsgrad von 10-9. Das bedeutet, dass in einer Milliarde Siliziumatomen nur ein Fremd-atom enthalten sein darf. Darin unterscheidet sich die Mikroelektronik beispiels-weise von der Solarindustrie, bei der ein Reinheitsgrad von lediglich 10-7 gefordert ist. Zusätzlich zum extrem hohen Reinheitsgrad kommt für die Chip-Produktion noch eine weitere Anforderung an das Silizium hinzu: Es muss in monokristalliner Form vorliegen. Nur mit dieser Atomanordnung kommen die in der Halbleitertechnik verwendeten quantenphysikalischen Effekte zum Tragen.

Ein Wafer-Rohling wird aus flüssigem Silizium bei einer Temperatur von etwa 1.400 °C gezogen. Damit keine Fremdatome in den Rohling kommen, die zu

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Verunreinigungen und damit zu Veränderungen der Kristallstruktur führen, erfolgt dieser Prozessschritt in einem Reinraum. Nach dem Abkühlen wird der Rohling in Scheiben, die so genannten Wafer, geschnitten. Diese Scheiben werden veredelt und auf höchste Ebenheit poliert. Mehrere Wafer werden luftdicht zu einer Verpackungseinheit verpackt und an die Chiphersteller ausgeliefert.

Halbleiterdesign Das Chipdesign stellt einen wesentlichen Anteil der Wertschöpfung in der Halb-leiterherstellung dar. Es erfolgt stets gemäß der allgemeinen Markterwartung und Marktentwicklung oder auf speziellen Kundenwunsch. Auf Basis des Chip-designs folgt anschließend das entsprechende Chip-Layout.

Maskenherstellung Masken in der Halbleiterherstellung sind Glasplatten mit einer lichtundurch-lässigen Chromschicht. Mit den Masken wird das Chip-Layout zu Beginn des Herstellungsprozesses auf eine zuvor aufgebrachte fotoempfindliche Schicht des Silizium-Wafers mittels Belichtung aufgebracht. Dies legt im Wesentlichen die Struktur und damit die Funktion des Chips fest. Für einen Chip werden je nach Komplexität 15 bis 40 verschiedene Masken benötigt. Ein kompletter Maskensatz für einen komplexen Chip kostet mehrere Millionen US-Dollar.

Frontend-Herstellungsprozesse Die Entwicklung und Herstellung eines Mikrochips erfolgt in mehreren Schritten. Dabei lässt sich der Herstellungsprozess grob in den Frontend- und den Back-end-Prozess unterteilen.

In den Frontend-Herstellungsprozessen liegt der höchste Wertschöpfungsanteil in der Halbleiterfertigung. Sie ist zudem am kapitalintensivsten. In den Frontend-Prozessen werden aus dem Rohmaterial zur Halbleiter-

herstellung, den so genannten Wafern, durch Bearbeitung und gezielte Veränderung der Materialeigenschaften Chips hergestellt. Abbildung 6 gibt einen Überblick über die einzelnen Frontend-Prozessschritte.

1. Wafer-Beschichtung

2. Belichtung

4. Dotierung

3. Ätzen der belichteten Strukturen

� Aufbringen von Materialschichten auf den Silizium-Wafer� Je nach Komplexität bis zu 20�30 Schichten

� Aufbringen einer fotoempfindlichen Schicht� Belichtung gemäß Schaltkreis-Layout� Das Auflösungsvermögen bestimmt die minimale Strukturgröße.

� Belichtete Leiterbahnen werden durch Ätzprozess zu permanenten Strukturen verarbeitet

� Veränderung der physikalischen Eigenschaften des Halbleiters durch n-/p-Dotierung

Abb. 6 Frontend-Herstellungsprozesse

Im ersten Prozess, der Wafer-Beschichtung, werden je nach Komplexität des zu produzierenden Halbleiters viele Materialschichten wie Isolatoren und Leiter auf

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die Wafer aufgebracht. Anschließend wird eine fotoempfindliche Schicht aufgetragen, die nachfolgend durch einen lithografischen Prozess mithilfe verschiedener Masken belichtet wird. Die Belichtung erfolgt gemäß den durch das Chipdesign festgelegten Strukturen. Das Auflösungsvermögen der Belichtungsmaske bestimmt die minimal mögliche Strukturgröße auf dem Chip. Die belichteten Leiterbahnen werden nun in einem Ätzprozess zu permanenten Strukturen verarbeitet. Durch Dotierung mit Fremdatomen werden die physikalischen Eigenschaften des Halbleiters gezielt verändert. Mit diesem Prozessschritt endet die Frontend-Herstellung.

Die Wafer-Bearbeitung erfordert im Vergleich zu den anderen Wertschöpfungs-stufen den höchsten Kapitalbedarf. Hier und in der Chipentwicklung erfolgen die höchsten Wertschöpfungsstufen.

Backend-Herstellungsprozesse In den Backend-Prozessschritten werden die in der Frontend-Herstellung gefertigten Chips, die sich noch auf den Wafern befinden, zunächst einzeln aus dem Wafer ausgesägt, in das Schutzgehäuse eingepasst, getestet, verpackt und zum Kunden versendet. Abbildung 7 zeigt die einzelnen Schritte in der Backend-Bearbeitung.

Backend-Herstellungsprozesse werden in zunehmendem Maße an spezialisierte Drittfirmen ausgelagert.

Sofern die Chips zu Modulen verarbeitet werden sollen, werden sie im Rahmen des auf die eigentlichen Backend-Schritte folgenden Modulprozesses auf das Modul gelötet. Das Modul wird anschließend nochmals getestet.

Die Komplexität der Prozessschritte, die Anforderungen an das Personal und die Kosten für die Maschinen sind in den Frontend-Fabs höher als bei Backend-Prozessen. Daher werden Backend-Prozesse häufig in Niedriglohnländern durchgeführt.

5. Zuschnitt

6. Bestückung

7. Verpackung und Versand

� Zuschnitt der einzelnen Chips aus dem Wafer� Qualitätssicherung: Testreihen

� Einbau des Chips in das Schutzgehäuse� Qualitätssicherung: Testreihen

� Verpackung, Lagerung, Versand der fertigen Chips

Abb. 7 Backend-Herstellungsprozesse

Unterstützende Tätigkeiten Die eigentliche Wertschöpfungskette von Halbleitern erfordert zahlreiche unter-stützende Tätigkeiten. Dazu zählen logistische Anforderungen, infrastrukturelle Rahmenbedingungen beziehungsweise die entsprechenden Produktionsstätten, die Finanzierung, die Steuerung und die Verwaltung, Know-how sowie Fertigungstechnologien und Einkaufs- und Beschaffungskonditionen.

Design und aufwendige Frontend-Herstellung erfordern hoch qualifizierte, erfahrene Mitarbeiter.

Bei Halbleiterunternehmen spielen die Lagerhaltung und das Inventar-management eine wichtige Rolle. Oft übernehmen Logistikdienstleister die

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komplette Lieferkette einschließlich der Lagerhaltung unter Reinraum-bedingungen. Und auch die Produktionsstätten sind von entscheidender Bedeutung. Schließlich belaufen sich die Kosten für eine Anlage mit 300-mm-Prozesstechnologie und entsprechenden Produktionsskalen auf rund vier Milliarden US-Dollar. Um diese Kosten einzusparen, verzichten einige Unter-nehmen, die sich auf spezifische Geschäftsmodelle konzentrieren, ganz oder teilweise auf eigene Produktionsstätten und lagern die Fertigung an Drittfirmen aus. Insbesondere Fabless-Unternehmen verzichten beispielsweise vollständig auf die Eigenproduktion.

Auch das Personal sowie sein Know-how und seine Fertigkeiten sind aus-schlaggebend für den Erfolg von Halbleiterunternehmen. Insbesondere das Design sowie die prozesstechnisch sehr aufwendige Frontend-Fertigung von Chips erfordern hoch qualifizierte Mitarbeiter mit einschlägiger Erfahrung. Aufgrund der hohen Komplexität der physikalischen Hintergründe ist der Anteil von Akademikern an der Belegschaft daher besonders groß.

Die Technologien in den Fertigungsprozessen der Chipherstellung, in den verwendeten Materialien und im Chipdesign haben in der innovations-getriebenen Halbleiterbranche eine zentrale Bedeutung. Eine wichtige Rolle spielen dabei Funktionalität der Halbleiter, Strukturgrößen und Herstellungs-effizienz, die sich unter anderem in der Verarbeitung großer Wafer-Durch-messer zeigt.

Schlüsselkomponenten in der Halbleiterherstellung, insbesondere Wafer, erfordern oft sehr individuelle Einkaufs- und Beschaffungsbedingungen und werden gemäß lieferantenfeiner Spezifikationen gekauft. Wafer müssen zum Beispiel in Bezug auf den Reinheitsgrad des Siliziums speziell auf den individuellen Herstellungsprozess der Fab abgestimmt sein. Jede Änderung muss im Produktionsprozess neu qualifiziert werden, was bis zu mehrere Monate dauern kann.

Aufgrund der Kapitalintensität, dem hohen Innovationstempo und der Zyklizität kommen der Finanzierung und der Steuerung ebenfalls große Bedeutungen zu.

3 Wettbewerbsanalyse Die Halbleiterindustrie spezialisiert sich zunehmend auf einzelne Elemente der Halbleiterwertschöpfung. Während IDMs die gesamte Wertschöpfungskette vom Chipdesign bis zur Chipproduktion übernehmen, konzentrieren sich Foundries ausschließlich auf die Herstellung der Chips. Fabless-Hersteller dagegen sind für Design und Vertrieb zuständig. Die Unternehmen mit dem geringsten Anteil an der Wertschöpfungskette sind Open Market Assembly and Test Service Provider.

In der folgenden Wettbewerbsanalyse erörtern wir wichtige Kennzahlen für die ausgewählten Geschäftsmodelle Integrated Device Manufacturer (IDM), getrennt nach Logik- (IC IDM) und Speicherherstellern (Memory IDM), Foundries, Fabless, Assembly & Test sowie Equipment-Hersteller.

Umsatzerlöse und Margen Halbleiterunternehmen weisen signifikante Unterschiede in ihrer Größe und den erzielten Umsätzen auf. Intel, als IC IDM, ist das umsatzstärkste Unternehmen mit einem Umsatz von über 35 Milliarden US-Dollar im Jahr 2008, während Trident Microsystems, ein Fabless-Unternehmen, im Jahr 2008 mit rund

Die durchschnittlich höchsten Umsätze erzielen IC IDM und Foundries (2008).

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78 Millionen US-Dollar, gemessen am Branchenumsatz, das kleinste der von uns betrachteten Unternehmen darstellt.

Der Branchenvergleich zeigt, dass die umsatzstärksten Unternehmen in den Segmenten IC IDM und Memory IDM zu finden sind, gefolgt von der Gruppe der Fabless, Foundries sowie Equipment-Hersteller. Dies überrascht kaum. Schließlich decken IDMs die gesamte Wertschöpfungskette ab und können so � im Vergleich zu Unternehmen, die sich auf einzelne Elemente der Wert-schöpfungskette konzentrieren � einen höheren Umsatz erzielen.

Abbildung 8 zeigt die Minima, Durchschnittswerte, Median sowie Maxima der untersuchten Halbleiterhersteller, gegliedert nach Geschäftsmodell.

Bei der Umsatzbetrachtung der Jahre 2004 und 2008 fällt auf, dass IDMs und Equipment-Hersteller Umsatzeinbußen hinnehmen mussten. Insbesondere Fabless sowie Assembly-&-Test-Unternehmen konnten ihre Umsätze dagegen in vergleichsweise hohem Maße steigern. Der Umsatzrückgang bei den Equipment-Herstellern deutet auf eine geringere Investitionstätigkeit der Unternehmen hin. Die Umsatzsteigerung bei Fabless sowie Assembly & Test ist ein Indiz für die zunehmende Spezialisierung von Unternehmen auf einzelne Elemente der Wertschöpfungskette. Schließlich verlangt jedes Element der Wertschöpfungskette spezifische Kenntnisse und Fertigkeiten, die eine Spezialisierung rechtfertigen. Neben der Spezialisierung auf Kernkompetenzen erlaubt die Fokussierung auf Chipherstellung eine bessere Steuerung der Fabrikauslastung mit Aufträgen von mehreren Kunden. Einige IDMs verfolgen eine so genannte Fab-Light-Strategie. Das bedeutet, dass Teile der Produktion an Drittfirmen ausgelagert werden. Aus Sicht des IDMs verringern sich hierbei die Fixkosten durch Wegfall der Fabs deutlich, so dass eine homogenere Ertragslage erzielt werden kann. Diesem Trend folgend haben etwa AMD und Advanced Technology Investment Company im März 2009 das Unternehmen Global Foundries gegründet und die früheren AMD-Fabs dorthin ausgegliedert. Einen anderen Weg geht dagegen Intel. Intel betrachtet die Halbleiter-herstellung als eine Kernkompetenz, die es erhalten und weiterentwickeln möchte.

0 10.000 20.000 30.000 40.000

IC IDM

Memory IDM

Fabless

Foundry

Assembly & Test

Equipment

Minimum Median (M) Mittelwert (Ø) Maximum

Umsatzverteilung in Mio. USD

M = 653Ø = 1.392

M = 1.597Ø = 1.505

M = 1.600Ø = 3.206M = 480Ø = 1.293

M = 1.611Ø = 4.512

M = 2.851Ø = 6.521

Abb. 8 Umsatzverteilung hinsichtlich der Halbleiter-Geschäftsmodelle

Im Jahr 2008 konnten Foundries, Assembly & Test und IC IDMs mit 38 %, 21 % sowie 19 % die im Durchschnitt höchsten EBITDA-Margen erzielen (vgl. Ab-bildung 9). Fabless-Unternehmen erreichten ca. 11 %. Anlagenhersteller lagen bei ca. 7 %, während Memory IDMs im Jahr 2008 im Durchschnitt eine negative EBITDA-Marge von rund 5 % erreichten. Dies lag insbesondere am schwierigen

29


Umfeld für DRAM- und Flash-Speicher mit Verkaufspreisen, die im Jahr 2008 teilweise unter den Herstellungskosten lagen. Seit 2004 ging für die Gruppe der betrachteten Memory IDMs die EBITDA-Marge zurück. Im Jahr 2007 lag die durchschnittliche EBITDA-Marge noch bei über 20 %.

Dabei ist zu beachten, dass die Bandbreite stark variiert, insbesondere bei Equipment-Herstellern.

-60% -40% -20% 0% 20% 40% 60%

IC IDM

Memory IDM

Fabless

Foundry

Assembly & Test

Equipment


M = 10,1%Ø = 6,9%M = 21,4%Ø = 20,7%

M = 38,5%Ø = 38,0%

M = 11,7%Ø = 10,9%

M = �4,5%Ø = �2,6%

M = 19,3%Ø = 19,7%

Abb. 9 EBITDA-Marge nach Geschäftsmodellen

Ein ähnliches Bild zeichnet sich bei den EBIT-Margen (vgl. Abbildung 10) ab. Hier macht sich der hohe Kapitalbedarf und Fixkostenanteil von IDMs und Foundries bemerkbar, der sich in höheren Abschreibungen widerspiegelt als etwa bei Fabless-Unternehmen ohne eigene Fertigungsstätten.

Im Jahr 2008 konnte die höchste, durchschnittliche EBIT-Marge mit ca. 9 % bei IC IDMs erzielt werden, gefolgt von Assembly & Test mit rund 7 %, Foundries mit etwa 3 % sowie Equipment-Hersteller mit ca. 2 %. Die EBIT-Marge bei Fabless-Unternehmen lag bei nahe null. Dies lag vor allem an den Umsatz-einbrüchen in den letzten beiden Quartalen, während die EBIT-Margen bei Memory IDMs mit durchschnittlich �47 % deutlich negativ ausfielen.

-100% -80% -60% -40% -20% 0% 20% 40% 60%

IC IDM

Memory IDM

Fabless

Foundry

Assembly & Test

Equipment


M = 6,9%Ø = 1,8%

M = 7,0%Ø = 6,8%

M = 2,5%Ø = 3,3%M = 2,8%Ø = 0,0%

M = �72,2%Ø = �46,7%

M = 8,3%Ø = 9,2%

Abb. 10 EBIT-Marge nach Geschäftsmodellen

30


Forschungs- und Entwicklungsaufwand Forschung und Entwicklung spielen in der Halbleiterindustrie aufgrund des hohen Innovationstempos eine herausragende Rolle. Und auch hier gibt es signifikante Unterschiede in Abhängigkeit vom Geschäftsmodell. Fabless-Unternehmen konzentrieren sich auf denjenigen Teil der Wertschöpfungskette, der sich mit dem Design und der Entwicklung von Halbleitern befasst und direkt dem Mooreschen Gesetz unterworfen ist. Daher vereinen sie auch den mit ca. 26 % im Durchschnitt höchsten Anteil an Forschungs- und Entwicklungskosten. IC IDMs designen und entwickeln ebenfalls Chips, so dass ihre Forschungs- und Entwicklungsausgaben aus ähnlichen Gründen wie bei Fabless-Unter-nehmen hoch sind. Sie liegen bei durchschnittlich 16 % und damit auf etwa gleicher Höhe wie bei den Equipment-Herstellern mit 17 %. Fortschreitende Miniaturisierung sowie Übergänge auf größere Wafer-Durchmesser erfordern entsprechende Anlagen und Produktionstools, um mit dem hohen Innovations-tempo bei Halbleitern auch aus Produktionssicht Schritt halten zu können. Memory IDMs geben etwa 11 % ihres Umsatzes für Forschung- und Entwicklung aus. Am unteren Ende der Skala stehen Foundries mit durch-schnittlich 8 % sowie Assembly-&-Test-Unternehmen mit etwa 2 %. Für IC IDM, Fabless und Equipment-Hersteller sind in den vergangenen Jahren die Forschungs- und Entwicklungsausgaben stetig angestiegen. Memory IDMs, Foundries sowie Assembly & Test konnten ihre Forschungs- und Entwicklungs-ausgaben dagegen konstant halten beziehungsweise verringern.

Fabless-Unternehmen haben den höchsten F&E-Aufwand, Assembly & Test den geringsten.

0% 20% 40% 60% 80%

IC IDM

Memory IDM

Fabless

Foundry

Assembly & Test

Equipment


M = 16,1%Ø = 16,8%

M = 2,1%Ø = 1,7%

M = 7,6%Ø = 7,7%

M = 25,1%Ø = 26,0%

M = 11,4%Ø = 11,2%

M = 15,8%Ø = 15,5%

Abb. 11 Forschungs- und Entwicklungsaufwand nach Geschäftsmodellen

Vertriebs- und Verwaltungsaufwand

0% 10% 20% 30% 40% 50% 60%

IC IDM

Memory IDM

Fabless

Foundry

Assembly & Test

Equipment


M = 21,6%Ø = 24,4%

M = 8,3%Ø = 8,3%

M = 9,9%Ø = 11,4%

M = 21,6%Ø = 22,1%

M = 15,3%Ø = 16,7%

M = 14,5%Ø = 16,8%

Abb. 12 Vertriebs- und Verwaltungsaufwand nach Geschäftsmodellen

31


Abbildung 12 zeigt die Verteilung des Vertriebs- und Verwaltungsaufwandes auf die unterschiedlichen Geschäftsmodelle. In dieser gemittelten Betrachtung haben Equipment-Hersteller mit durchschnittlich 24 % des Umsatzes den anteilig höchsten Vertriebs- und Verwaltungsaufwand. Die Bandbreite, über die sich die Werte verteilen, ist jedoch auch hier sehr groß. Fabless-Unternehmen folgen mit einem Durchschnittswert von 22 %. IC IDMs liegen mit rund 17 % im Mittelfeld. Memory IDMs geben bei ähnlicher Wertbandbreite durchschnittlich ebenso rund 17 % ihres Umsatzes für Vertrieb und Verwaltung aus. Den geringsten Vertriebs- und Verwaltungsaufwand haben Foundries und Assembly & Test mit etwa 8 % bis 11 % bei einer sehr geringen Abweichung gegenüber den minimalen und maximalen Werten. Gegenüber 2004 verzeichneten bis auf Assembly & Test alle betrachteten Geschäftsmodelle einen anteilig steigenden Vertriebs- und Verwaltungskostenaufwand.

Die im Durchschnitt geringsten Vertriebs- und Verwaltungskosten fallen bei Foundries an.

Jahresüberschuss/-fehlbetrag Die Auswirkungen der Finanzkrise in den letzten beiden Quartalen des Jahres 2008 machten sich bei allen Geschäftsmodellen negativ bemerkbar, wie Tabelle 1 veranschaulicht. Besonders stark betroffen waren Memory IDMs und Fabless, die bereits im Jahr 2007 unter Druck geraten waren. Alle anderen Segmente konnten dagegen im Jahr 2007 noch deutlich positive Ergebnis-margen erzielen. Foundries und Equipment-Hersteller verbuchen hierbei die höchsten Margen, gefolgt von Assembly & Test. IC IDMs erreichten in unserer Durchschnittsbetrachtung ebenfalls ein positives Ergebnis. Ein nach unten verschobenes analoges Bild zeichnet sich dagegen für das Jahr 2008 ab, jedoch liegen nun alle Durchschnittswerte im negativen Bereich. Das Schluss-licht bilden im Jahr 2008 die Memory IDMs.

Ergebnismarge Minimum Durchschnitt (Ø) Median (M) Maximum

2008

IC IDM �67,9% �6,0% �2,0% 30,4%

Memory IDM �117,7% �68,5% �65,3% �5,8%

Fabless �144,4% �15,5% �0,1% 28,4%

Foundry �32,5% �4,9% �5,6% 31,1%

Assembly & Test �17,2% �4,7% 1,6% 1,6%

Equipment �97,7% �8,4% 4,1% 17,8%

2007

IC IDM �57,7% 1,9% 3,4% 20,2%

Memory IDM �23,6% 0,6% �1,8% 48,0%

Fabless �218,3% �7,8% 6,5% 44,9%

Foundry �1,3% 16,8% 15,9% 34,8%

Assembly & Test 5,4% 8,5% 8,0% 12,2%

Equipment �0,9% 12,5% 12,1% 26,7%

Tab. 1 Vergleich der Ergebnismargen von 2007 und 2008 für unterschiedliche Geschäftsmodelle

32


4 Zusammenfassung der Ergebnisse und Ausblick

Umsatz Trend 2004�2008

EBITDA/EBIT-Margen

Trend 2004�2008

F&E-Auf-wand

Trend 2004�2008

Vertriebs- und Ver-waltungs-aufwand

Trend 2004�2008

IC IDM

!

"

#

#

Memory IDM

!

$

"

#

Fabless

%

!

#

#

Foundry #

$

"

#

Assembly & Text

%

keine ein-deutige

Tendenz erkennbar

"

!

Semi Equipment

!

!

#

#

Volle Kreise weisen darauf hin, dass für die jeweilige Kennzahl relativ zu den anderen Geschäfts-modellen hohe Werte vorhanden sind. Mit abnehmender Kreisfülle werden diese zunehmend geringer. Ein waagerechter Pfeil weist auf eine gleich bleibende Tendenz zwischen 2004 und 2008 hin. Je steiler der Pfeil nach oben beziehungsweise nach unten zeigt, desto größer die steigende beziehungsweise abnehmende Tendenz.

Abb. 13 Konsolidierung der Ergebnisse der Wettbewerbsanalyse

Abbildung 13 zeigt die konsolidierten Ergebnisse der vorgezeigten Wett-bewerbsanalyse. Den anteilig größten relativen Forschungs- und Entwicklungs-aufwand verzeichnen Fabless-Unternehmen, gefolgt von IC IDMs. Assembly & Test sowie Foundries weisen nur einen sehr geringen F&E-Aufwand relativ zum Umsatz auf. Bei IC IDMs, Fabless und Equipment wurden in den vergangenen Jahren die F&E-Aufwendungen ausgeweitet. Bis auf Assembly & Test stiegen die Vertriebs- und Verwaltungskosten für alle betrachteten Geschäftsmodelle. Fabless-Unternehmen und Halbleiter-Equipment-Hersteller haben hier die anteilig höchsten Kosten. Sehr geringe Vertriebs- und Verwaltungskosten entstehen bei Assembly & Test sowie Foundries. Dieses Ergebnis überrascht kaum, erklären sich die Aufwendungen doch durch die unterschiedlichen Schwerpunkte der Geschäftsausrichtung.

IDMs decken die komplette Wertschöpfungskette ab und haben somit eine hohe Wertschöpfungstiefe. In dieser Gruppe befinden sich die Unternehmen mit den höchsten Umsätzen. Fabless und Foundries spezialisieren sich auf die-jenigen Elemente der Wertschöpfungskette, die die höchste Einzelwert-schöpfung innerhalb der Halbleiterherstellung haben. Daher sind die Umsätze nach IDMs für diese beiden Geschäftsmodelle die höchsten. Assembly & Test zeigt anteilig die geringsten Umsätze. Seit 2004 stiegen die Umsätze bis einschließlich 2008 für alle Geschäftsmodelle mit Ausnahme von IC IDMs und Halbleiter-Equipment an, wobei bereits im Jahr 2008 gegenüber 2007 ein leichter Umsatzrückgang zu verzeichnen war.

33


Einen besonders hohen Umsatzzuwachs verzeichneten Fabless und Assembly & Test. In den vergangenen Jahren wurden starke Kapazitäten aufgebaut, was sich insbesondere bei IDMs und Foundries in einem anteilig höheren Fixkosten-anteil und somit höheren Kosten und dem Ergebnis widerspiegelt. Seit Beginn der Krise gingen die Umsätze und Auslastungen der Produktionsstätten massiv zurück. Die Auswirkungen der Krise bekamen alle Geschäftsmodelle zu spüren.

Für 2009 wird ein starker Umsatzrückgang in einer Größenordnung von 19 % erwartet, der sich auch in den Margen und Ergebnissen aller Geschäftsmodelle widerspiegeln wird. Um mit dem schnellen Innovationstempo weiter Schritt zu halten, sind weiter steigende Forschungs- und Entwicklungsaufwendungen unumgänglich. Der Spezialisierungsprozess, insbesondere die Trennung der Produktion vom Chipdesign, wird weiter voranschreiten. Durch Fremdfertigung können fixe Kosten teilweise in variable Kosten umgewandelt werden. Somit werden die Unternehmen weniger anfällig für Konjunkturzyklen mit stark rück-läufigen Umsätzen.

34

Taktwechsel in der Halbleiterbranche? Technologie und Trends

C

1

Technologie und Trends Die Halbleiterindustrie ist geprägt von hohem Innovationstempo. Dies erkannte und beschrieb Gordon Moore, der im Jahr 1968 zusammen mit zwei weiteren Ingenieuren den heute weltweit größten Halbleiterhersteller Intel gründete, bereits 1965 in seinem so genannten Mooreschen Gesetz.

Das Gesetz hilft nicht nur, das hohe Innovationstempo in der Halbleiterbranche zu beschreiben. Zudem lassen sich daraus resultierende Konsequenzen und Trends vorhersagen. So werden etwa in dreijährigem Rhythmus die kleinsten Strukturen um weitere 20 % verringert und die Anzahl der Transistoren pro Chip um den Faktor drei bis vier vergrößert. Zudem steigt die Taktfrequenz der Prozessoren um das 1,5-Fache, während die Kosten für eine Produktionsstätte sich mehr als verdoppeln, nämlich um den Faktor 2,3.

Neben dem Mooreschen Gesetz ist die Möglichkeit der Miniaturisierung ein prägender Trend, der die Bedeutung der Halbleiterindustrie signifikant beeinflusst hat. Diese Möglichkeit besteht nicht zuletzt aufgrund der besonderen physikalischen Eigenschaften von Halbleitern, die sich gezielt technisch beeinflussen lassen. Besondere Bedeutung hat das Halbleitermaterial Silizium, aus dem die Wafer (dünne, kreisförmige Scheiben) hergestellt werden. Die elektrische Leitfähigkeit von Halbleitern liegt zwischen derjenigen von Leitern (etwa Kupfer oder Eisen) und Nichtleitern (Isolatoren, beispielsweise Glas). Durch Dotieren mit Fremdatomen kann die Leitfähigkeit von Halbleitern gezielt beeinflusst werden, so dass auf kleinstem Raum eine Vielzahl von elektronischen Bauelementen durch chemische, optische und mechanische Prozesse produzierbar ist.

Die Herstellung von Halbleitern sowie die Trends und Entwicklungen in der Branche lassen sich im Wesentlichen anhand der Dimensionen Produktions-kapazität, Strukturgrößen, Funktionalitätserweiterung und Wafer-Größen beschreiben. In den folgenden Abschnitten werden diese vier Technologie-treiber und die zugrunde liegenden technologischen Herausforderungen auch vor dem Hintergrund der aktuellen Wirtschaftskrise analysiert und Entwicklungs-perspektiven für die Zukunft abgeleitet.

Produktionskapazität Im ersten Quartal 2009 ging die weltweite Produktionskapazität von Halbleitern gegenüber dem vorherigen vierten Quartal 2008 um mehr als 8 % auf rund 2,2 Millionen Wafer-Starts pro Woche (gemessen in 200-mm-äquivalenten Wafern) zurück.3 Dies entspricht etwa dem Kapazitätsniveau des zweiten Quartals 2007. Gleichzeitig sank die Auslastung der Produktionsstätten auf knapp 56 %, wobei die Auslastung bei diskreten Halbleiterelementen auf rund 43 % stärker zurückging als bei integrierten Schaltkreisen, auf die etwa 91 % der Gesamtkapazität entfallen. Dort lag die Auslastung bei rund 57 %. Bereits im vorangegangenen Quartal verzeichnete die Branche aufgrund der aktuellen Wirtschaftskrise einen starken Rückgang der Halbleiterproduktionsauslastung von 87 % auf 68 %. In den vorherigen zehn Quartalen betrug diese im Durch-schnitt noch knapp 89 %.

Sinkende Auslastung bei steigender Produktionskapazität sorgt für Überkapazitäten.

Im zweiten Quartal 2009 sank die weltweit installierte Produktionskapazität nochmals um rund 4 % gegenüber dem ersten Quartal 2009 auf etwa

3 SIA (2009).

35

Technologie und Trends Taktwechsel in der Halbleiterbranche?

2,1 Millionen Wafer-Starts pro Woche. Die Auslastung hingegen stieg auf fast 76 % an. Hierbei erreichte die Kapazitätsauslastung für diskrete Halbleiter ca. 65 %, die Auslastung für integrierte Schaltkreise kletterte auf nahezu 78 %. Ein Grund für den Anstieg der Auslastung war zum einen die Herausnahme von Produktionskapazität, zum andern die Tatsache, dass in den vergangenen Monaten vor dem Hintergrund der Krise Lager abgebaut wurden und die Industrie im Wesentlichen von Bestellungen absah. Da die Lager nunmehr leer sind und wieder aufgefüllt werden müssen, steigt die Halbleiterproduktion an. Dieser natürlich positive Effekt ist jedoch allein noch kein eindeutiger Hinweis auf ein endgültiges Krisenende. In einem so genannten �W�-Szenarium könnten nach dem aktuellen Aufbau der Lager bei anhaltend schlechter Wirtschaft erneut Auslastungsrückgänge eintreten.

Für das dritte und vierte Quartal 2009 erwarten wir dennoch einen weiteren Anstieg der Produktionsauslastung. Gleichzeitig dürften die Produktions-kapazitäten insbesondere bei älteren Fabs weiter abgebaut werden, was die Auslastungszahlen positiv beeinflusst.

Die Wirtschaftskrise zeigt sich in der Halbleiterbranche als Absatzkrise, die die ohnehin bereits schwierige Situation, zum Beispiel bei den DRAM-Herstellern, noch weiter verstärkt. Bis zur Krise stieg die installierte Produktionskapazität kontinuierlich an. Aktuell wird vor dem Hintergrund einer deutlich geringeren Nachfrage im Vergleich zum Zeitpunkt vor der Krise Produktionskapazität abgebaut. Mit anziehender Nachfrage wird sich dieser Prozess umkehren und es wird wie nach vergangenen Abschwüngen Kapazität aufgebaut werden.

Exkurs: Complementary Metal Oxide Semiconductor (komplementärer Metalloxid-Halbleiter, CMOS) Unter der CMOS-Technologie versteht man die heutzutage in Halbleitern der Logikfamilie gängig angewandte Technologie. CMOS kombiniert zwei komplementäre Feldeffekttransistoren, um mit einer Steuerspannung die Zustände �0� und �1� darzustellen und somit durch Kombination einer großen Anzahl dieser Zustände logische Operationen durchzuführen.

Die Terminologie �Metalloxid� weist auf die physikalische Struktur der verwendeten Feldeffekttransistoren hin. Sie bestehen aus einer metallischen Gate-Elektrode, die auf das Halbleitermaterial aufgebracht ist. Früher wurde hierfür häufig Aluminium verwendet, heute meist Siliziumdioxid. Mit zunehmender Verkleinerung der Strukturen treten jedoch mit Gate-Elektroden auf Siliziumdioxid-Basis hohe Leckströme auf, die den Stromverbrauch in die Höhe treiben. Aus diesem Grund geht die Entwicklung zu Materialien mit hoher Dielektrizitätszahl (die dielektrische Leitfähigkeit eines Materials ist ein Maß bezüglich der Durchlässigkeit für magnetische Felder), so genannten High-κ-Dielektrika. Der Übergang zu diesen Materialien hat Konsequenzen für den Herstellungsprozess, der somit noch komplexer wird.

Vorteile der CMOS-Technologie sind bis zu bestimmten Strukturgrößen ein verhältnismäßig geringer Stromverbrauch sowie eine hohe Rauschtoleranz.

36


2 Strukturgrößen Entwicklungsfortschritt in der Halbleiterbranche spiegelt sich gemäß Mooreschem Gesetz in der kontinuierlichen Verringerung der kleinsten darstellbaren Strukturen bei der Herstellung von integrierten Schaltkreisen wider. Jede Halbleiterproduktfamilie, angefangen von Prozessoren über Speicherchips bis hin zu Mikrocontrollern hat ein anderes charakteristisches Maß hinsichtlich der Strukturgröße. So dient nach der International Technology Roadmap for Semiconductors (ITRS) bei DRAM-Speichern der so genannte halbe Pitch-Abstand als charakteristisches Strukturmaß.

Knapp die Hälfte der aktuellen weltweiten Produktionskapazität ist für Struktur-größen unter 80 nm geeignet. Insbesondere Commodity-Produkte wie DRAMs und Hauptprozessoren für PCs werden mit kleinstmöglichen Strukturgrößen gefertigt.

Strukturgröße Anteil der CMOS-Produktionskapazität

x ≤ 700 nm 5,7%

700 nm > x ≥ 400 nm 6,0%

400 nm > x ≥ 300 nm 6,9%

300 nm > x ≥ 200 nm 4,3%

200 nm > x ≥ 160 nm 7,1%

160 nm > x ≥ 120 nm 11,9%

120 nm > x ≥ 80 nm 9,7%

x < 80 nm 48,4%

Quelle: SIA, Zahlen für das zweite Quartal 2009

Tab. 2 Verteilung der weltweit installierten CMOS-Produktionskapazität nach kleinster, darstellbarer Strukturgröße

Bei der Verringerung der Strukturgrößen wird zwischen der geometrischen und der äquivalenten Skalierung unterschieden. Bei der geometrischen Skalierung handelt es sich um die physikalische Verkleinerung der Strukturgrößen. Mit äquivalenter Skalierung ist die Vergrößerung der Anzahl der Transistoren bei gegebener geometrischer Skalengröße beschrieben. Diese wird insbesondere durch die Verwendung von dreidimensionalen Strukturen bei integrierten Schaltkreisen, die Anwendung neuer Materialien sowie innovatives Design und Technologien, wie die seit einiger Zeit eingeführten Multi-Core-Haupt-prozessoren in PCs und Servern, erzielt.

Die Entwicklung der geometrischen Strukturgrößen folgt gemäß Moore einer linearen Beziehung.4 Der Technologiezyklus ist durch die ITRS als der Zeitraum von der ersten Entwicklungsarbeit bis zu dem Zeitpunkt definiert, an dem zwei Hersteller mit der neuen Prozesstechnologie produzieren. Dieser Zeitraum liegt zwischen zweieinhalb Jahren bei beispielsweise der Verkleinerung des halben Pitch-Abstands bei DRAM-Speicherbausteinen, Mikroprozessoren sowie an-wendungsspezifischen integrierten Schaltkreisen und nahezu vier Jahren (3,8) bei der Reduktion der physikalischen Gate-Länge in einem Mikroprozessor.

Geometrische Strukturgrößen verkleinern sich im Zeitraum von zweieinhalb bis vier Jahren.

In diesen Zeiträumen sind die Entwicklung und Herstellung von Werkzeugen für die Prototypen, die so genannten Alpha- und Beta-Tools sowie die Serien-

4 Lineare Beziehung zur Entwicklung der geometrischen Strukturgröße µt + θ = s � µt, mit dem Skalierungsfaktor

s = 0,7 und der Strukturgröße µt (in Nanometer) zum Zeitpunkt t. θ gibt die Dauer des Technologiezyklus für einzelne Halbleiter in Jahren an.

37


produktion enthalten. Die Erstellung der Alpha- und Beta-Tools dauert bis zu zwei Jahre. Werkzeuge zur Serienproduktion benötigen einen Vorlauf von ein bis zwei Jahren. Der Technologiezyklus deckt auch die Qualifizierung der Halb-leiter bei den jeweiligen Kunden ab, was ebenfalls bis zu einem Jahr dauern kann. Abbildung 14 zeigt beispielhaft den Technologiezyklus und das nach-folgende Hochfahren der Serienproduktion.

Quelle: ITRS, Darstellung PwC

�24 �12 0 12 24Monate

Volu

men

(Bau

teile

/Mon

at)

100 Mio.

1 Tsd.

10 Tsd.

100 Tsd.

1 Mio.

10 Mio.

2

20

200

2 Tsd.

200 Tsd.

20 Tsd.

Erste Tagungs-facharbeit

Vol

umen

(Waf

er/M

onat

)

Entwicklung Produktion

Produktionsanlaufmodell und Technologie-Zeitzyklus

Alpha Tool

Beta Tool

Produktions-Tool

erste Tagungs-facharbeit Produktionsstart

der ersten beiden Unternehmen

Abb. 14 Beispielhafter Technologiezyklus beim Übergang zu neuen Technologien in der Halbleiterherstellung

Die derzeit gängigste Technologie zur Realisierung von integrierten Schalt-kreisen basiert auf der Metalloxid-Technologie (CMOS � Complementary Metal Oxide Semiconductor, auf Deutsch komplementärer Metalloxid-Halbleiter) und deckt etwa 89 % der weltweit installierten Produktionskapazität bei Halbleitern ab.5 Die ITRS zeigt in ihrer Projektion der Technologieentwicklung die Verkleinerung der kleinsten Strukturgrößen auf. Diese Prognose ist in Tabelle 3 enthalten. Die angegebenen Strukturgrößen im jeweiligen Jahr bezeichnen den Zeitpunkt, an dem gemäß Abbildung 14 die Produktion beginnt.

Die CMOS-Technologie deckt rund 89 % der weltweit installierten Produktionskapazität bei Halbleitern ab.

Produkt Relevante Skala 2009 2010 2011 2012 2013 2014 2015 2020

DRAM Stagger-Contacted Metal 1 (M1) 1/2 pitch (nm) 52 45 40 36 32 28 25 14,2

MPU/ ASIC

Stagger-Contacted Metal 1 (M1) 1/2 pitch (nm) 52 45 40 36 32 28 25 14,2

Flash Uncontacted Poly Si 1/2 pitch (nm) 40 36 32 28 25 23 20 11

MPU Printed Gate Length GLpr (nm) 41 35 31 28 25 22 20 11,1

MPU Physical Gate Length GLph (nm) 27 24 22 20 18 17 15 9,7

Quelle: ITRS, 2008 Update

Tab. 3 Entwicklung der lithografisch darstellbaren Strukturgrößen nach Produkt

5 SIA (2009)

38


Die kontinuierliche Strukturverkleinerung wird die CMOS-Technologie nach aktuellem Stand der Technik in einem Bereich von etwa 9 nm an ihre Grenzen führen, so dass neue Materialien und Technologien entwickelt werden müssen, um diese Schwelle unterschreiten zu können. Dies wird als große Heraus-forderung angesehen. Wie in Tabelle 3 dargestellt, wird diese Grenze in der Produktion voraussichtlich erst nach 2020 erreicht werden.

Prof. Dr. rer. nat. Doris Schmitt-Landsiedel, Lehrstuhl für Technische Elektronik an der Technischen Universität München

�Die Chancen auf den Gebieten, in denen nicht nur Nullen und Einsen verarbeitet werden, sind riesig!�

Frau Prof. Schmitt-Landsiedel, momentan wird viel über die Zukunft der Halbleitertechnik diskutiert. Wohin geht denn nun die Reise? Werden wir noch kleinere Schaltungen sehen? Die technologischen Trends der kontinuierlichen Strukturverkleinerung nach dem Mooreschen Gesetz sind ja weitestgehend in der International Technology Roadmap of Semiconductors festgehalten. Mit herkömmlichen CMOS-Schaltungen werden eines Tages sicherlich noch die dort genannten Strukturgrößen von 9 nm erreicht werden � aber nur unter sehr hohem Entwicklungsaufwand. Diesen Weg werden wohl weltweit nur eine Handvoll Integrated Device Manufacturer und einige Silicon Foundries mitgehen können. Viele IDMs sind aus dem technologischen Wettrüsten ausgestiegen. Hoffentlich bleiben mindestens zwei Foundries übrig, die in diese kleinen Strukturgrößen investieren. Wird es also Engpässe auf der Produktionsseite geben, da nur sehr wenige Kapazitäten aufgebaut werden? Ich denke, dass man bei vielen Produkten diese kleinen Strukturgrößen nicht wirklich braucht. Was will man denn mit diesen hohen Integrationsdichten alles machen? Das sind auch sehr empfindliche und schwierige Designs, weil es immer größere Fertigungs-schwankungen geben wird. Mal schauen, wie die Equipment-Hersteller das in den Griff bekommen werden. Wieso fertigen die großen Hersteller denn noch selbst? Wo ist der Wettbewerbsvorteil in der eigenen Fertigung? Die Prozessorhersteller beispielsweise fertigen sehr hochperformante, hochgetaktete Chips mit einer entsprechenden Verlustleistung. In diesem Bereich muss man sehr intensiv zwischen Design und Fertigung zusammenarbeiten, nur dann funktioniert es. Gleiches gilt für die Speicher. Bei den immensen Stückzahlen können sich diese Hersteller die eigene Fertigung auch leisten. Außerdem besteht natürlich Angst vor einer enormen Preismacht der Foundries. Werden die Qualitätsanforderungen an die Fertigung weiterhin zunehmen? Ja, vor allem, weil neue Materialien hinzukommen. Gerade im Bereich der Dielektrika gibt es momentan sehr viel Innovation, aber auch noch erhebliche Probleme. Man wird sehen, ob sich die Forschung auszahlt, ob alle Produkte damit wirklich besser werden. Ein wichtiges Thema sind auch die Anschlüsse zum Gehäuse, man muss ja die neuen Chips mit den empfindlichen Nanostrukturen auch kontaktieren. Vor allem im Bereich der Speicherchips und der Prozessoren wird die Entwicklung zu immer kleineren Struktur-größen, man spricht von �More Moore�, jedoch auf absehbare Zeit weitergehen � und damit die Zunahme der Anforderungen an die Fertigung. Ein wesentlicher Treiber in der Forschung und Entwicklung ist allerdings momentan die Bestrebung nach weniger Verlustleistung � insbesondere für die Chips für portable Anwendungen. Bei den modernen Chips nimmt die Verlustleistung nicht mit der Strukturgröße ab, ein Problem sind hierbei die Leckströme. Dadurch kann im Endeffekt die Versorgungsspannung nicht mehr linear mit der Strukturgröße reduziert werden. Es wird also komplizierter. Ich denke daher, dass die Entwicklung insgesamt noch stärker in Richtung zusätzlicher Funktionen auf dem Chip, also in Richtung �More-than-Moore� gehen wird. Welche Bereiche sind denn für die europäische Halbleiterindustrie die Wachstumsfelder? Europa hat den großen Vorteil, dass die Halbleiterindustrie hier sehr intensiv mit den Anwendern zusammenarbeitet, beispielsweise im Automobilsektor und im Maschinenbau. Man braucht dazu ein verschränktes, interdisziplinäres Wissen, wofür das Umfeld in Europa sehr gut ist. Auch in den Wachstumsbereichen Energie- und Umwelttechnik, hier beispielsweise in der Leistungselektronik, haben wir gute Chancen. Commodity-Chips werden wahrscheinlich auf absehbare Zeit in Asien gefertigt.

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Wenn die 9-nm-Produktion kommen wird, können wir dann mit ähnlichen Ausbeuten rechnen wie in der Vergangenheit? Ja, man muss aber die Designphilosophie ändern und noch robuster entwerfen, nicht nur mit Redundanzen, sondern auch fehlertolerant, beispielsweise mit Überwachungs-schaltungen. Da wird dann auch viel in die Software gelagert. Der Übergang zwischen Hardware und Software wird so immer diffuser � Wo sind denn die Grenzen in der CMOS-Technologie? Einerseits kann man die Abmessungen nicht beliebig klein machen, dann gibt es so genannte Tunnelströme und Kurzkanaleffekte, und die Schaltungen funktionieren nicht mehr richtig. Andererseits beschränkt auch die Lithografie die Strukturgrößen. Ob es sich dann irgendwann kommerziell nicht mehr lohnt, noch kleinere Strukturen herzustellen, ist die andere Frage. Aber die Halbleiterunternehmen leben vom technischen Fortschritt � es wird also auch weitere Innovationen geben. Gordon Moore hat vor vielen Jahren auf einer Konferenz ausgerechnet, dass pro Person in Kürze eine Million Transistoren gebraucht werden, damals eine ungeheuer große Zahl. Kaum vorstellbar � dem Erfinder des Mooreschen Gesetzes geht die Fantasie bezüglich der weiteren Nutzung von Transistoren aus. Da kommen wir zu meinem Lieblingsthema. Wer braucht denn immer höhere Rechen-leistungen? Was wir brauchen, sind zum großen Teil Funktionen, die die Natur sehr elegant zu lösen vermag, wie Bild- und Spracherkennung, intelligente Regelung, Daten-kompression etc. Wir brauchen deshalb die Erforschung neuer Architekturen nach bio-analogen Prinzipien. Dazu können ganz neue Elemente eingesetzt werden, die nicht einfache Schalter für die Erzeugung von Nullen und Einsen sind. Wir erforschen gerade Systeme mit Nanomagneten. Dabei wird CMOS nicht ersetzt, aber ergänzt. Ein weiteres Beispiel: Vor einiger Zeit wurde ein ferroelektrischer Assoziativspeicher vorgeschlagen; damit könnte man Mustererkennungen um ein Vielfaches schneller durchführen als mit klassischen Prozessoren, auch mit um Größenordnungen geringerer Verlustleistung. Das ist eindrucksvoll. Das ist das, was man �Beyond Moore� nennt. Lähmt in vielerlei Hinsicht auch, dass in der Branche die vergangenen Erfahrungen, also die Entwicklungen in der CMOS-Technologie, einfach für die Zukunft fortgeschrieben werden? Die Unternehmen sollten nicht nur auf die Roadmap schauen, sondern sich fragen: Was brauchen wir wirklich? Die Hoffnung ist, dass wir in Europa diese Zukunft mitgestalten. Die Chancen mit Systemen, in denen nicht nur Nullen und Einsen verarbeitet werden, sind riesig. Die Biologie arbeitet ja auch nicht digital, sondern eher halbanalog. Das ist auch fehlertoleranter. Aber dazu brauchen wir in Europa den Mut!

3 Erweiterung der Funktionalität Neben der Weiterentwicklung der Produktionsprozesse und der Strukturgrößen wird das Innovationspotenzial der Halbleiterbranche signifikant durch die Erweiterung der Funktionalitäten durch die Integration von analogen Funktionalitäten in integrierte Schaltungen gefördert. Solche Bausteine werden als System-on-a-Chip (SoC) oder System-in-Package (SiP) beschrieben. Dabei wird angestrebt, im Zuge einer fortschreitenden Miniaturisierung möglichst viele Analogfunktionen von der Platine auf den einzelnen Chip zu migrieren. So können etwa in der Mobilfunkkommunikation Sender und Empfänger von Radiofrequenzen, passive Komponenten, Sensoren und Aktuatoren auf einem Chip zusammengefasst werden.

Diese Funktionalitätserweiterung wird in Anlehnung an das Mooresche Gesetz vom ITRS treffenderweise als �More-than-Moore� bezeichnet, da es eine weitere Dimension des technologischen Fortschritts darstellt. Durch die Funktionalitätserweiterung können Bauteile weiter verkleinert, der Strom-verbrauch aufgrund der kleineren Strukturen verringert und die Kosten in der Herstellung gesenkt werden.

Funktionserweiterung fördert Miniaturisierung und sorgt für technologische Komplexität.

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Das ITRS erwartet zukünftig eine weiter steigende Bedeutung der Funktionalitätssteigerung. Die dadurch entstehenden komplexen Chipdesigns stellen hohe Anforderungen an den Herstellungsprozess. Schließlich sind zusätzliche Prozessschritte notwendig, die die Herstellung verteuern. Zudem stellt die scharfe Trennung der analogen und digitalen Signale eine technologische Herausforderung dar. Eine Isolierung der beiden Signale ist zwingend erforderlich, um keine Rauschinterferenzen zu erzeugen, die die Funktionalität des Bauteils negativ beeinflussen. Bei sehr kleinen Struktur-größen wird dies zunehmend schwieriger.

Prof. Dr.-Ing. Jürgen Becker, Institut für Technik der Informationsverarbeitung, Karlsruher Institut für Technologie (KIT)

�Wir benötigen neue Schaltkreis-designs und Architekturen, die eine Adaptivität an eine geringe Zuverlässigkeit der Schalter mitbringen, das heißt selbstheilende, selbstkorrigierende Schaltungen.�

Prof. Dr. rer. nat. Michael Siegel, Institut für Mikro- und Nano-elektronische Systeme, Karlsruher Institut für Technologie (KIT)

�Nicht nur Rechenleistung allein, sondern auch niedrige Zugriffszeiten, niedrige Verlustleistungen, ständige Verfügbarkeit der Informationen und Zusatzfunktionen stehen im Vordergrund.�

Welche technologischen Entwicklungen in der Halbleiterindustrie werden wir in den kommenden Jahren erwarten können? Werden die CMOS-Technologie und damit das Mooresche Gesetz an technische Grenzen stoßen? Prof. Becker: Ich denke, es gibt zwei Gründe, warum das Mooresche Gesetz nur noch ungefähr fünf Jahre lang gelten wird: Erstens werden wir an eine Kostengrenze gelangen � die immensen notwendigen Forschungs- und Entwicklungsaufwendungen werden sich nicht mehr so schnell amortisieren. Zweitens werden wir wahrscheinlich neue Materialien benötigen. Auf siliziumbasierten Schaltungen werden die Leckströme einfach zu groß werden. Es wird ja heute schon begonnen, Speziallegierungen einzusetzen, um mit erträglicher Energie- und Verlustleistung hochperformant takten zu können. Aber die Materialwissenschaftler haben uns in der Vergangenheit immer wieder positiv überrascht � Prof. Siegel: Man darf die Industry Roadmap nicht allein unter dem Aspekt Technologie diskutieren, sondern muss sich vielmehr fragen: Welche Funktionen will ich mit dem Chip realisieren? Das Mooresche Gesetz beschreibt ja vor allem die Entwicklung von Speicher-chips und Prozessoren � die Halbleiterwelt umfasst aber viel mehr! Wir werden es auch in den nächsten Jahren schaffen, die Strukturgröße der Chips mittels neuer Dielektrika weiter zu verkleinern � 8 nm sind sicherlich technologisch machbar. Aber das ist nicht die entscheidende Frage: Vielmehr sollten wir uns fragen, welche Anforderungen an Chips in Zukunft gestellt werden. Und da sehe ich nicht nur die Rechenleistung allein, sondern auch niedrige Zugriffszeiten, niedrige Verlustleistungen, ständige Verfügbarkeit der Informationen und Zusatzfunktionen im Vordergrund. Prof. Becker: Dem kann ich nur zustimmen. Es wird vielmehr zusätzliche Funktionalitäten auf den Chips geben, die Tendenz geht eher in Richtung �More-than-Moore�. Von Herrn Moore war das ja 1965 eine unglaubliche Prognose, so eine Regel aufzustellen und sie hält bis heute! Jetzt rücken aber meines Erachtens mehr die Multi-Core-Chips in das Zentrum des Interesses. Hauptproblem dabei ist die Parallelisierung, die Hochebenen-programmierung. Multi-Core-Technologien werden für die absehbare Zukunft die vor-herrschende Technologie werden. Ich glaube, es wird heterogene Multi-Core-Systeme mit verschiedenen Chips und verschiedenen Funktionen geben. Die Frage bleibt allerdings: Können wir diese Multi-Core-Systeme entsprechend programmieren? Prof. Siegel: Bei sehr kleinen Schaltungen kommen ja noch zusätzliche Probleme hinzu, beispielsweise das Wiring, also die Treiber, die den Strom in die Transistoren speisen: Wie bekomme ich ein vernünftiges Wiring hin, das der Taktfrequenz genügt, aber auch verlustarm schaltet? Man darf auch nicht vergessen, dass hochgetaktete, hoch-performante Chips oftmals thermische Probleme bekommen. Ich denke, bei den Struktur-größen wird von den großen Halbleiterherstellern letztendlich ein Ausscheidungswettlauf gegenüber den anderen Herstellern gefahren. Der First-Mover-Advantage zählt, das hält die Innovationen in diesem Bereich hoch. Im Bereich der Analogchips sieht das im Übrigen anders aus, hier spielen die Strukturgrößen keine so dominante Rolle und viele, auch kleine Unternehmen machen hier sehr ansehnliche Gewinne. Prof. Becker: Wir kommen an Grenzen. Die Technologien werden nicht mehr so stabil sein und fehleranfälliger werden. Dann benötigen wir neue Schaltkreisdesigns und Architekturen, die eine Adaptivität an eine etwas geringere Zuverlässigkeit der Schalter mitbringen, das heißt selbstheilende, selbstkorrigierende Schaltungen. Bei sehr kleinen Strukturgrößen werden die Yields auch deutlich geringer ausfallen, so dass wir Systeme und Architekturen bauen müssen, die trotz einzelner Defekte dieser sehr komplizierten Chips richtig schalten. Dort geht auch die Forschung hin: Wie können wir solche adaptiven Schaltkreise und Architekturstrukturen entwickeln, die dem Übergang zu den neuesten Technologien standhalten? Allerdings kann ich Ihnen noch nicht sagen, wo wir am Ende landen werden.

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Abgesehen von den Funktionalitäten der Halbleiterindustrie spielt das Thema Strom-verbrauch und �Green ICT� eine immer wichtigere Rolle. Welche Trends erwarten Sie in diesem Bereich? Prof. Becker: Es gibt einen riesigen Bedarf an �Green ICT�-Lösungen, und zwar nicht nur aus Gründen des momentanen Zeitgeistes, sondern aus ganz praktischen: Mittlerweile werden in großen, entwickelten Städten 30 % der Energie für IT verbraucht, auch die Stromrechnungen in unserem Rechenzentrum sind riesig. Es sind also vielmehr konkrete Kostenersparnisse für Unternehmen, die �Green ICT� ermöglicht. Aber durch intelligente IT-Systeme kann auch der CO2-Ausstoß im Verkehr durch Verkehrsflussoptimierung reduziert werden. Hier gibt es noch ein riesiges Potenzial für Verbesserungen. Daher werden wir auch verstärkte und durch die Industrie geförderte Forschungsprojekte zu diesem Bereich unter anderem auch innerhalb der KIT-Zentren für �Energie� und für �Klima und Umwelt� auf die Schiene setzen. Programme im Bereich �Green ICT� werden wahrscheinlich unproblematisch gefördert, aber wie sieht die Förderung der Forschung im Bereich der Halbleitertechnik in Europa momentan aus? Prof Siegel: Die Entscheider haben die Verantwortung, diese staatlichen Mittel voraus-schauend zu verwenden. Dabei muss man abwägen, ob die erforschten Technologien kurz-, mittel- oder langfristig Erfolg versprechend sind. Momentan sehen wir, dass im Bereich �Green ICT� sehr viel kurzfristiger Aktionismus herrscht, eine mittel- bis lang-fristige Forschungsstrategie aber fehlt. Andere Forschungsprojekte im Bereich der Hoch-technologie sind wiederum so langfristig, dass wir die Früchte dieser Forschungsarbeiten wahrscheinlich nicht mehr erleben werden. Hier wäre eine ausgewogenere, besonnenere Sichtweise wünschenswert. Dennoch denke ich, dass die europäische Forschungswelt � auch zusammen im Ökosystem mit den Herstellern � sehr gut aufgestellt ist. Wie sieht die Welt nach der CMOS-Technologie aus? Prof. Siegel: Ein anderes zukunftsträchtiges Thema abseits der herkömmlichen CMOS-Technologie werden Rechner nach neuen, auf Quantenprinzipien beruhenden Methoden sein. Diese werden sehr spezielle mathematische Aufgaben, beispielsweise das Dechiffrieren von Codes, sehr schnell lösen können. Das wird aber kein Produkt für den Massenmarkt werden, aber überall dort, wo hochsichere Daten über hochsichere Kanäle übermittelt werden müssen. Für den Massenmarkt sehe ich eher veränderte Speicher-technologien wie FERAMs und MRAMs, also nicht flüchtige Speichertechniken, im Fokus. Prof. Becker: Das Grenzgebiet zwischen heutiger siliziumbasierter Halbleitertechnik und Nanotechnologie wird auch sehr spannend: Ich glaube, hier werden wir in absehbarer Zeit sehr viele Innovationen in den Gebieten Medizintechnik, Robotik, Automobilbau und im Energiebereich sehen. Wie werden sich unter den sich ändernden technologischen Vorzeichen die Geschäfts-modelle der Halbleiterhersteller ändern? Prof. Siegel: Foundries werden weiterhin eine entscheidende Rolle spielen, allein schon aus der Tatsache heraus, dass die Produktionstechnologie extrem teuer ist und auch noch teurer wird. Die Organisationsform der Geschäftsallianz, die wir momentan häufiger sehen, wird auch in Zukunft zunehmen. Aber der Trend bei den Foundries wird dahin gehen, dass sie ihre Angebotspalette noch ausweiten werden � zukünftig wollen sie alle Produktionstechnologien aus einer Hand anbieten können. Warten Sie noch zwei Jahre, dann machen sie auch noch MRAMs. Aus Sicht der Fabless-Unternehmen ist die Gefahr einer Monopolstellung von sehr wenigen Foundries allerdings sehr hoch.

4 Wafer-Größen Rund die Hälfte der weltweit installierten Produktionskapazität der unter-schiedlichen Wafer-Größen liegt bei Produktionsstätten mit 300-mm-Wafern (vgl. Abbildung 15). Im Vergleich zum Vorquartal sind die Kapazitäten bei Fabs mit 200-mm-Wafern und kleineren Durchmessern stärker zurückgegangen als bei Fabriken mit 300-mm-Wafern. Dies deutet darauf hin, dass im Zuge der weltweiten Krise verstärkt ältere Produktionskapazitäten mit geringerer Produktionseffizienz vom Markt genommen wurden.

Die weltweit höchste Produktions-kapazität liegt bei 300-mm-Wafern.

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300 mm51%

Quelle: SIA, Stand Q2 2009

200 mm37%

< 200 mm12%

Abb. 15 Verteilung der weltweit installierten Produktionskapazität nach Wafer-Größen

Durch den Übergang von Produktionsanlagen für Wafer mit einem Durch-messer von 300 mm zu 450 mm kann die Anzahl der integrierten Schaltkreise signifikant gesteigert werden. Gegenüber einem Wafer mit 300 mm Durch-messer vergrößert sich die Fläche hierbei um das 2,25-Fache, so dass mehr als doppelt so viele integrierte Schaltkreise pro Wafer produziert werden können. Der erhöhten Effektivität bei der Produktion stehen sehr hohe Kosten zur Errichtung einer 450-mm-Fab gegenüber: Während eine moderne Produktions-stätte für 300-mm-Wafer mit rund 4 Milliarden US-Dollar zu Buche schlägt, wird eine Produktionsanlage für 450-mm-Wafer nach heutiger Schätzung je nach Produktionsskalen rund 10 Milliarden US-Dollar kosten. Dennoch wird erwartet, dass durch den Übergang zu 450 mm und mit entsprechenden Produktions-größen eine Kostenreduktion von bis zu 30 % pro Chip und eine Beschleunigung der Durchlaufzeit in der Produktion von bis zu 50 % möglich sind.6 Bis es jedoch soweit ist, wird noch einige Zeit verstreichen: ITRS erwartet den Über-gang zur Produktion von 450-mm-Wafern zwischen 2012 und 2016 (Stand: 2008, vgl. Abbildung 14). Durch die weltweite Wirtschaftskrise wird sich dieser Zeitpunkt aufgrund der in unmittelbarer Zukunft eher zurückhaltenden Investitionen und aktueller Überkapazitäten voraussichtlich weiter nach hinten verschieben.

6 ITRS

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Umsatzprognosen Taktwechsel in der Halbleiterbranche?

D

1

Umsatzprognosen

Der Halbleitermarkt nach Anwendungen Das Jahr 2009 ist eines der schwierigsten Jahre in der Geschichte der Halb-leiterindustrie: Nachdem der Gesamtmarkt bereits im Jahr 2008 nicht mehr wachsen konnte, trafen die Auswirkungen der Finanz- und Wirtschaftskrise die ohnehin sehr zyklische Halbleiterindustrie besonders schwer. So sind nicht nur die verkauften Stückzahlen aufgrund des Nachfragerückgangs der Konsumenten und der Reduzierung der Lagerbestände bei den Kunden der Halbleiterindustrie zurückgegangen. Auch befinden sich die hochvolatilen Preise der Commodity-Produkte weiterhin auf sehr niedrigem Niveau.

Wir erwarten einen Marktrückgang von 19 % im Jahr 2009.

Dabei wurden die Investitionen in die Fertigung drastisch zurückgefahren. Betrugen die Gesamtinvestitionen der Branche im Jahr 2007 noch 61,2 Milliarden US-Dollar, wird für das Jahr 2009 nur noch mit Investitionen in Höhe von 26,7 Milliarden US-Dollar gerechnet.7 Solange keine substanzielle Markterholung zu beobachten ist und die Finanzierungssituation an den Kapital-märkten angespannt bleibt, ist nicht damit zu rechnen, dass das frühere Investitionsniveau wieder erreicht wird.

Die Investitionen in neue Fertigungsanlagen sind im Jahr 2009 erheblich zurückgegangen.

Zudem ist bemerkenswert, dass im Jahr 2009 nur noch drei Unternehmen Investitionen von einer Milliarde US-Dollar oder mehr durchführen werden.8 Im Jahr 2007 waren dies noch 16 Hersteller. Dabei ist der Prozessorhersteller Intel mit 4,7 Milliarden US-Dollar führend, gefolgt vom koreanischen Speicherchip-hersteller Samsung mit 4,5 Milliarden US-Dollar und der taiwanesischen Foundry TSMC mit 2,3 Milliarden US-Dollar. Diese drei Anbieter wollen sich auf die Reduzierung der Strukturgrößen und die Entwicklung von Fertigungs-anlagen für 450-mm-Wafer konzentrieren.

Nachdem im Jahr 2007 Rekordumsätze von 255 Milliarden US-Dollar erreicht werden konnten und dieses Niveau 2008 mit einem Rückgang von 2,8 % nur knapp unterschritten worden ist, erwarten wir für das Jahr 2009 einen Rück-gang des Marktvolumens um 19 % auf 201 Milliarden US-Dollar. Dabei sind die Abnehmermärkte unterschiedlich betroffen. Während gegenüber 2008 der Markt für Automotive-Halbleiter 38 % einbüßt, erwarten wir im Bereich Industrial nur Rückgänge von 16 %. Die großen Marktsegmente Data Processing und Communications verzeichnen voraussichtlich Rückgänge von 16 % beziehungs-weise 23 %. Betrachtet man den Halbleitermarkt nach Komponenten, so erwarten wir für das Jahr 2009 einen überproportionalen Rückgang im Bereich der analogen Halbleiter (�27 %), im Bereich der Speicherchips und der Prozessoren fallen die Einbußen geringer aus (jeweils rund �11 %).

Ab 2010 erwarten wir wieder eine Rückkehr zu hohen Wachstumsraten In den Jahren 2010 und 2011 wird die Branche jeweils wieder mit zweistelligen Prozentsätzen wachsen. Im Jahr 2011 wird das Umsatzvolumen mit 248 Milliarden US-Dollar bereits annähernd wieder das Vorkrisenniveau erreichen. Die durchschnittliche Wachstumsrate (CAGR) zwischen 2009 und 2012 wird dabei 10,6 % betragen. Einerseits werden in diesem Zeitraum die Investitionsbereitschaft der Branche und die Bereitschaft der Konsumenten, langlebige Konsumgüter zu kaufen, niedrig bleiben. Andererseits werden strukturelle Trends wie die drahtlose Vernetzung von Anwendungen und der zunehmende Anteil von Halbleiterprodukten an der Wertschöpfung der Endprodukte für Wachstumsimpulse sorgen.

Im Jahr 2011 werden die weltweiten Halbleiterumsätze annähernd wieder das Niveau des Jahres 2008 erreichen.

7 Quelle: IC Insights, PwC-Analysen 8 Quelle: IC Insights, PwC-Analysen

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Taktwechsel in der Halbleiterbranche? Umsatzprognosen

Der Preisdruck auf Halbleiter wird unseres Erachtens anhalten, da die hohen Kapazitäten der Halbleiterfabriken nicht ausgelastet sind. Auch wenn momentan aufgrund der schwierigen Finanzierungsbedingungen nur sehr wenige neue Fabriken gebaut beziehungsweise alte Produktionsanlagen durch neue ersetzt werden, kann die Nachfrage mit den bestehenden Produktions-kapazitäten befriedigt werden. Erst ab dem Jahr 2012 erwarten wir erste Kapazitätsengpässe und somit stabilere Preise.

Dabei erwarten wir, dass sich der Absatzmix in den nächsten Jahren nicht wesentlich ändern wird, wobei die Bereiche Automotive, Communications und Consumer Electronics stärker zunehmen dürften. Schließlich werden diese Märkte von der steigenden Anzahl der verbauten Halbleiterkomponenten und deren zunehmendem Beitrag zur Qualität des Endproduktes profitieren.

Anwendung 2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012 CAGR 2009�2012

Data Processing 96,6 99,4 95,0 79,6 84,6 92,8 99,8 7,8%

Communications 64,6 64,9 63,4 48,6 54,5 62,7 68,0 11,8%

Consumer Electronics 42,9 45,8 45,2 39,4 44,5 50,4 56,1 12,5%

Automotive 17,6 18,9 19,2 11,9 14,9 17,0 19,9 19,0%

Industrial 26,0 26,6 25,8 21,6 23,2 25,6 27,8 8,8%

gesamt 247,7 255,6 248,6 201,1 221,7 248,5 271,6 10,6%

Wachstum 8,9% 3,2% �2,8% �19,1% 10,3% 12,1% 9,3%

Quelle: SIA, PwC-Analysen

Tab. 4 Halbleiterumsätze nach Anwendungen 2006�2012 (in Milliarden USD)

Anwendung 2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012

Data Processing 39,0% 38,9% 38,2% 39,6% 38,1% 37,3% 36,7%

Communications 26,1% 25,4% 25,5% 24,2% 24,4% 24,0% 23,6%

Consumer Electronics 17,3% 17,9% 18,2% 19,6% 20,1% 20,3% 20,7%

Automotive 7,1% 7,4% 7,7% 5,4% 6,5% 7,7% 8,4%

Industrial 10,5% 10,4% 10,4% 11,2% 10,9% 10,7% 10,6%


Tab. 5 Anteil der Anwendungen am gesamten Halbleitermarkt 2006�2012

Unter Data Processing erfassen wir Produkte insbesondere für PCs, Notebooks und Server, aber auch Peripheriegeräte wie Drucker und Monitore. Während die Leistungsfähigkeit der Halbleiterkomponenten weiterhin stark zunehmen wird und auch der Absatz gerade aufgrund der starken Nachfrage aus den Schwellenländern wächst, werden die Preise nachgeben. In den Industrie-ländern ist der Markt hingegen weitgehend gesättigt, hier dominieren die Ersatzinvestitionen. Auch wenn die Einführung von neuen Betriebssystemen ein Upgrade der Computer forciert, stellt sich für den Endkunden zunehmend die Frage nach der Notwendigkeit von immer leistungsstärkeren Computern. Wir erwarten deshalb, dass die Endkundenpreise unter Druck geraten werden.

Bei PCs dominiert die Nachfrage nach preisgünstigen Produkten.

In den nächsten Jahren erwarten wir keine revolutionären Produktneuheiten; vielmehr werden weitere Produktderivate wie die jüngst sehr erfolgreichen Netbooks entwickelt, die den Markt komplettieren. Der Produktmix wird sich auch in den kommenden Jahren weiter in Richtung mobiler Endgeräte verschieben. Dafür sprechen die zunehmende Flexibilität und Mobilität der

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Berufstätigen, zunehmende Leistungsfähigkeit und niedrigere Preise der mobilen Endgeräte sowie die verbesserten Internetzugangsbedingungen durch WLAN und Mobilfunktechnologien.

Der Server-Markt machte im Jahr 2008 ca. 11 % des Marktvolumens für Computer aus. Je nach Anforderungen haben die Server sehr unterschiedliche Leistungsmerkmale und Kapazitäten. Einerseits ist das Betriebssystem ein Differenzierungsmerkmal gegenüber Wettbewerbern, andererseits aber auch die Prozessorarchitektur und die Anzahl der Prozessoren.

Im Bereich Data Processing werden insbesondere Mikroprozessoren, das Herz-stück des Computers, sowie DRAM- und SRAM-Speicherelemente verbaut. Hinzu kommen weitere Komponenten für die Steuerung der Festplatten und der Peripheriegeräte. Es wird interessant zu beobachten sein, inwiefern Halbleiter-speicher wie NAND-Flash-Speicher, die ohne mechanische Komponenten auskommen, die klassische Festplatte ablösen werden. Bei den Displays erwarten wir, dass in mobilen Endgeräten langfristig OLED-Halbleiterdisplays (OLED � Organic-Light-Emitting-Diode) verbaut werden, die sehr kontrastreich sind und stromsparend arbeiten. Als Konsequenz der zunehmenden Mobilität erwarten wir, dass sich die Halbleiterhersteller noch mehr auf Energieeffizienz als Differenzierungsmerkmal konzentrieren werden, um die Akku-Laufzeiten zu erhöhen.

Wir erwarten, dass der Markt für Data Processing bis 2012 mit einem CAGR von 7,8 % wachsen und dann ein Marktvolumen von 99,8 Milliarden US-Dollar erreichen wird.

Im Zuge der Öffnung der ehemals monopolistischen Telekommunikations-märkte und mit der Verbreitung des Mobilfunks erhöhte sich die Nachfrage nach Produkten der Nachrichtentechnik deutlich. Die Telekommunikationskonzerne investierten in neue Mobilfunknetze und den Ausbau des Festnetztelefonie-Netzwerks zu einem Dateninfrastruktur-Netzwerk.

Smartphones und Low-Cost-Mobiltelefone bleiben Wachstumsmotoren im Mobilfunk.

Die zunehmende Marktsättigung, intensiver Wettbewerb und eine hohe Regulierungsdichte sorgten in den vergangenen Jahren für Investitionszurück-haltungen bei Telekommunikationskonzernen, was sich auch negativ in den Umsätzen der Hersteller von Telekommunikationsausrüstung, wichtigen Nach-fragern von Halbleiterkomponenten, widerspiegelte. Auch wenn mit der Ein-führung von IP-basierten Netzwerken und Glasfaseranschlüssen in großen Städten zu rechnen ist, ist im Ausrüstungsmarkt für Festnetztelefonie nicht mit einer wesentlichen Steigerung des Umsatzvolumens zu rechnen. Dies hängt insbesondere mit dem Überspringen der Festnetzinfrastruktur in Entwicklungs-ländern zusammen, die sich oftmals auf den Ausbau der Mobilfunkinfrastruktur konzentrieren.

Wir erwarten hingegen, dass mit der Einführung von neuen Generationen der Funknetze wie LTE (Long Term Evolution) zusätzliche Nachfrage nach Mobil-funkinfrastruktur-Bauteilen entstehen wird. Halbleiterkomponenten werden hier insbesondere im Bereich des Zugangsnetzwerkes, bei der Konzentration der Daten im Backbone und bei der Verarbeitung der Daten im Core-Netzwerk benötigt. Der zu erwartende deutliche Anstieg des Datenvolumens durch die zunehmende Verbreitung von mobilen Datenanwendungen führt zu einem hohen Investitionsvolumen der Mobilfunknetzbetreiber weltweit.

Auch die Mobiltelefonhersteller verzeichneten in den letzten Jahren zwar deutlich steigende Absatzmengen, aber kaum noch steigende Umsätze. Zudem flacht das Wachstum in Schwellenländern ab, so dass das Erstausrüstungs-

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geschäft zunehmend in ein Ersatzgeschäft übergeht. Wachstum versprechen hier vor allem Smartphones wie Apples iPhone, deren aufwändige Halbleiter-komponenten höhere Erlöse versprechen, sowie einfache Low-Cost-Mobil-telefone in den Emerging Markets. Nachdem in den vergangenen Jahren die Sprachtelefonie mobil wurde, erwarten wir nun einen deutlichen Anstieg des mobilen Datenvolumens. Auch neue Endgeräte wie Netbooks werden den Absatz beflügeln. Es ist jedoch damit zu rechnen, dass der Preis pro Komponente durch hohe Produktionszahlen unter Druck geraten wird.

In Mobiltelefonen werden insbesondere Speicherelemente, Digital-Analog-Wandler, digitale Signalprozessoren (DSPs), MCUs und optische Halbleiter für die Displays verbaut. Wichtiges Leistungskriterium für diese Komponenten ist insbesondere die Energieeffizienz, um hohe Akku-Laufzeiten garantieren zu können. Deshalb erwarten wir, dass gerade in diesem Segment die Integration mehrerer Halbleiterkomponenten auf einem Chipsatz vermehrt vollzogen wird.

Wir rechnen damit, dass der Markt für Communications im Jahr 2012 bei einem CAGR von 11,8 % ein Volumen von 68 Milliarden US-Dollar erreichen wird.

Im Bereich der Consumer Electronics finden zahlreiche verschiedene Halb-leiterprodukte Verwendung. In Spielkonsolen wie der X-Box 360 von Microsoft, der Playstation 3 von Sony oder der Wii von Nintendo finden sich leistungs-fähige Prozessoren und Grafikchips, aber auch Speicherbausteine und analoge Halbleiter. Der Markt ist dabei von einer hohen Konzentration der Zulieferer gekennzeichnet. Nur wenige Anbieter wie IBM und Toshiba dominieren den Markt. Zudem sind hier auch die Produktzyklen der Anbieter Microsoft, Nintendo und Sony von hoher Bedeutung, da sich die verbauten Komponenten erst bei neuen Generationen der Spielkonsolen wesentlich verändern.

Ein wesentlicher Treiber im Bereich Consumer Electronics ist die Einführung des digitalen Fernsehens.

Ein stark wachsendes Segment innerhalb der Konsumelektronik sind Set-Top-Boxen für digitales Fernsehen. In den kommenden Jahren werden viele Länder die Verbreitung von Fernsehsignalen von analog auf digital umstellen. Hinzu kommen die zu erwartende Einführung von hochauflösendem Fernsehen und die zunehmende Verbreitung von Pay-TV. Zur Entschlüsselung der Pay-TV-Signale und zur Konvertierung der digitalen TV-Signale werden digitale Set-Top-Boxen benötigt.

Weitere Konsumelektronikprodukte mit hohem Anteil an Halbleitern sind vor allem MP3-Spieler, DVD-Rekorder sowie Foto- und Videokameras. In MP3-Spielern wie Apples iPod oder bei Digitalkameras werden als Speichermedium vor allem nicht flüchtige Flash-Speicher verwendet. Bei DVD-Rekordern werden einerseits Speicherelemente, andererseits vor allem MCUs und DSPs verbaut.

Insgesamt rechnen wir mit einem deutlichen Anstieg des Marktvolumens auf 56,1 Milliarden US-Dollar im Jahr 2012, was einer jährlichen durchschnittlichen Wachstumsrate von 12,5 % entspricht.

Für Automobilhersteller sind die Themen Sicherheit, Verbrauch und Umwelt-effizienz, Fahrdynamik und Komfort wichtige Differenzierungsmerkmale � alles Bereiche, in denen elektronische Systeme und damit Halbleiterkomponenten eine entscheidende Rolle spielen. Dabei werden Halbleiterbauelemente vor allem von den Automobilzulieferern in ihren Produkten verbaut. Dazu gehören die Motorsteuerung, Instrumententafel und Komfortbauteile, Sicherheits- und Fahrdynamiksysteme (zum Beispiel ABS und ESP) und Navigations- und Entertainment-Elemente. Entsprechend werden vor allem Sensoren, MCUs, DSPs, Leistungselektronik und analoge Bauteile verbaut.

Elektronische Bauteile werden im Automobilbau zunehmend mechanische Komponenten substituieren.

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Derzeit werden pro Auto Halbleiterelemente im Wert von durchschnittlich ca. 250 US-Dollar verwendet. Wesentliche Treiber für den Zuwachs an Halbleiter-komponenten im Automobilbau sind einerseits der vermehrte Einbau von elektronischen Bauteilen auch bei preisgünstigen Modellen und die zunehmende Substitution von mechanischen Bauteilen und Sensoren durch elektronische Komponenten.

Der Markt für Automobilhalbleiter ist gekennzeichnet durch lange Produkt-zyklen. Gewinnt ein Halbleiterhersteller eine Designausschreibung, werden die entsprechenden Komponenten typischerweise innerhalb des gesamten Modell-zyklus verbaut. Im Gegensatz zu anderen Halbleiteranwendungen müssen beim Design jedoch insbesondere Merkmale wie Ausfallsicherheit, Lebens-dauer, Lieferqualität und Temperaturbeständigkeit berücksichtigt werden. Entsprechend hinken die Leistungscharakteristika der Automobilhalbleiter denen aus anderen Segmenten typischerweise zwei bis drei Generationen hinterher.

Während für das Jahr 2009 mit einem deutlichen Rückgang der weltweiten Neuzulassungen zu rechnen ist, kann mittelfristig mit einer Erholung gerechnet werden. Bis 2012 wird der weltweite Fahrzeugabsatz allerdings nur moderat wachsen.

Die beschriebenen langfristigen strukturellen Wachstumsfaktoren werden für einen Anstieg des Marktvolumens auf 19,9 Milliarden US-Dollar im Jahr 2012 sorgen. Zwischen 2009 und 2012 erwarten wir einen CAGR von 19 %. Allerdings muss berücksichtigt werden, dass der Rückgang im Jahr 2009 auch besonders hoch war und es sich hierbei im Wesentlichen um eine Normalisierung handelt. Wesentliche Wachstumsimpulse infolge der Einführung von Hybrid- oder Elektroautos werden erst nach 2012 eintreten.

Der moderne Maschinen- und Anlagenbau, die Verkehrs- und Infrastruktur-technik und sonstige industrielle Anwendungen (zusammengefasst unter Industrial) verlangen hochkomplexe Steuerungs- und Kontrollsysteme. Wir erwarten, dass die Elektronik dabei einen zunehmenden Anteil der Wert-schöpfung generieren und die Nachfrage auch relativ zu anderen Anwendungs-gebieten der Halbleitertechnik wachsen wird. Auch hier werden langfristig ähnlich wie im Automobilbereich die Möglichkeiten des Energiesparens und der Umweltverträglichkeit im Vordergrund stehen. Gerade im Bereich der Verkehrs-technik und -führung ergeben sich mit intelligenten elektronischen Organisations-formen noch erhebliche Energieeinsparpotenziale mit entsprechendem Wachstumspotenzial für spezialisierte Halbleiterdesigns.

Energieeffizienz und umweltfreundliche Technologien werden zu Wachstumstreibern der Halbleiterindustrie.

Im Bereich Industrial werden insbesondere Halbleiter für die Steuerungs- und Leistungselektronik nachgefragt. Die meistverbauten Komponenten sind daher MCUs, DSPs und Logik. Wir erwarten einen CAGR von 8,8 % bis 2012, was einem Marktvolumen von 27,8 Milliarden US-Dollar im Jahr 2012 entspricht.

Im nächsten Abschnitt wird der weltweite Absatzmarkt nach verbauten Komponenten analysiert. Dabei wird die Entwicklung der vergangenen Jahre untersucht und ein Ausblick auf 2012 gegeben.

2 Der Halbleitermarkt nach verbauten Komponenten

Die Halbleiterindustrie ist sehr heterogen, was in unterschiedlichen Ansätzen bei der Fertigungstechnologie und den Geschäftsmodellen der jeweiligen

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Hersteller zum Ausdruck kommt. Bei einer Segmentierung des Umsatz-volumens nach verbauten Komponenten ist die mengenmäßige Dominanz der digitalen Halbleiter (digitale integrierte Schaltkreise, ICs) offensichtlich. Diese machen über den gesamten Prognosezeitraum den höchsten Umsatzanteil aus. Im Jahr 2008 waren es 67,6 %. Den geringsten Anteil haben dagegen Sensoren und Aktuatoren. In Tabelle 6 sind die weltweiten Halbleiterumsätze nach Komponenten dargestellt, Tabelle 7 gibt einen Überblick über die prozentuale Umsatzverteilung im Produktmix und die Entwicklung im Zeitablauf.

Komponenten 2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012 CAGR 2009�2012

Speicher 56,4 54,0 43,4 38,6 41,5 46,2 50,1 9,1%

MPUs und MCUs 51,8 52,5 53,3 47,5 51,3 56,9 61,8 9,2%

Logik 63,2 69,3 71,4 57,7 63,5 71,4 78,5 10,8%

digitale ICs Gesamt 171,4 175,8 168,1 143,8 156,3 174,5 190,4 9,8%

analoge ICs 40,2 41,1 41,0 29,7 32,4 36,0 39,6 10,0%

ICs gesamt 211,6 216,9 209,1 173,5 188,7 210,5 230,0 10,3%

diskrete Halbleiter 16,2 17,0 16,5 10,5 11,9 13,5 15,1 12,9%

optische Halbleiter 16,3 17,7 18,9 14,1 16,8 19,8 22,4 16,7%

Sensoren und Aktuatoren 3,6 4,0 4,1 3,0 3,3 3,7 4,1 11,4%

gesamt 247,7 255,6 248,6 201,1 221,7 248,5 271,6 10,6%

Wachstum 8,9% 3,2% �2,8% �19,1% 10,3% 12,1% 9,3%


Tab. 6 Halbleiterumsätze nach Komponenten (in Milliarden USD)

Komponenten 2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012

Speicher 22,8% 21,2% 17,5% 19,2% 18,8% 18,7% 18,4%

MPUs und MCUs 20,9% 20,5% 21,4% 23,6% 23,3% 23,0% 22,7%

Logik 25,5% 27,1% 28,7% 28,7% 28,7% 28,9% 28,9%

digitale ICs Gesamt 69,2% 68,8% 67,6% 71,5% 70,8% 70,5% 70,1%

analoge ICs 16,2% 16,1% 16,5% 14,8% 14,7% 14,6% 14,6%

ICs gesamt 85,4% 84,9% 84,1% 86,3% 85,5% 85,1% 84,7%

diskrete Halbleiter 6,6% 6,7% 6,6% 5,2% 5,4% 5,4% 5,6%

optische Halbleiter 6,6% 6,9% 7,6% 7,0% 7,6% 8,0% 8,3%

Sensoren und Aktuatoren 1,4% 1,5% 1,7% 1,5% 1,5% 1,5% 1,5%


Tab. 7 Anteil der Komponenten am gesamten Halbleitermarkt 2006�2012

Digitale integrierte Schaltkreise Zu digitalen integrierten Schaltkreisen zählen Speicherchips, Mikroprozessoren und Mikrocontroller sowie Logikchips.

Charakteristisch für den Markt für Speicherchips ist die hohe Preisvolatilität bei gleichzeitiger Kapitalintensität des Geschäftes. Die hohe Kapitalintensität, die damit verbundenen fixen Abschreibungen und die mangelnden Möglichkeiten zur Differenzierung des Endproduktes lassen als wettbewerbliches Unter-scheidungskriterium vor allem den Preis zu. Daher gelang es in den vergangenen Jahren kaum einem Unternehmen, Gewinne zu erzielen.

Das Segment der Logikchips wir sich überdurchschnittlich entwickeln.

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Aufgrund der in Zeiten von schwacher Nachfrage resultierenden niedrigen Preise und der Refinanzierungsschwierigkeiten wurden im Jahr 2008 und Anfang 2009 einige Planungen für neue Fabriken abgebrochen oder verschoben. Daher ist auch in den nächsten Jahren kaum mit einer erheblichen Ausweitung der Produktionskapazität und damit des Angebots zu rechnen. Mit einer absehbaren Nachfrageerholung könnten die Preise wieder leicht steigen. Dabei wird sicherlich entscheidend, welche Strategie die dominanten Hersteller von DRAMs (Samsung, Hynix Semiconductor und Elpida) verfolgen werden. Darüber hinaus bietet insbesondere der Markt für nicht flüchtige Speicher (Flash-Speicher, FERAMs, MRAMs) sehr gute Wachstumsperspektiven. Wir rechnen nach mehreren schwierigen Jahren mit einer Markterholung im Bereich der Speicherchips. Im Jahr 2012 wird das Umsatzvolumen voraussichtlich 50,1 Milliarden US-Dollar betragen.

Der Markt für Mikroprozessoren wird von den Branchenriesen Intel und AMD dominiert. Abnehmer sind insbesondere die Computerhersteller. Wir erwarten eine Erholung dieses Segments, aber kein nennenswertes Wachstum darüber hinaus. Wachstumstreiber sind die Einführung von Betriebssystemen, die leistungsfähigere Prozessoren benötigen, sowie neue Produkte wie Netbooks. Dabei wird die Bedeutung von Energieeffizienz ein noch wichtigeres Differenzierungsmerkmal der Hersteller werden.

Mikrocontroller bieten alle wesentlichen Elemente eines Computers (Mikro-prozessor, Speicherchips und Anschlüsse zu Peripheriegeräten) auf einem Chip. Diese können günstig hergestellt werden und finden in zahlreichen Haus-haltsgeräten, in Autos und in Industrieanwendungen Gebrauch.

Wir erwarten, dass der Markt für Mikroprozessoren und -controller bis 2012 um durchschnittlich 9,2 % wachsen wird.

Der Markt für Logikchips umfasst grundsätzlich die standardisierten Komponenten (ASSPs � Application Specific Standard Products) und kunden-spezifisch modifizierte Chips (ASICs � Application Specific Integrated Circuits). Logikchips verarbeiten dabei bestimmte Inputsignale, normalerweise ursprünglich analoge Signale, nach spezifischen Vorgaben. Diese werden in vielfältiger Weise, insbesondere in Mobiltelefonen, in Autos und in Industrie-anwendungen verbaut. Bei Logikchips erwarten wir eine zunehmend höhere Nachfrage nach vergleichsweise günstigen Standardkomponenten. Für die Fertigung moderner Chips werden die erforderlichen Losgrößen bei ASICs oftmals nicht erreicht. Insgesamt wird sich das Segment der Logikchips leicht besser als der Gesamtmarkt entwickeln. Im Jahr 2012 rechnen wir mit einem Gesamtumsatz von 78,5 Milliarden US-Dollar.

Analoge integrierte Schaltkreise Mittels analoger integrierter Schaltkreise können anstelle von Nullen und Einsen (bzw. hoher und niedriger Spannung) auch beliebige Zwischenwerte verarbeitet werden. Diese Anwendungen kommen immer dann ins Spiel, wenn analoge Signale zur weiteren Verarbeitung in digitale Signale umgewandelt und anschließend weiterverarbeitet werden müssen. Typische Komponenten sind Analog-Digital-Wandler, Digital-Analog-Wandler, Operationsverstärker, Spannungsreferenzen, Oszillatoren und lineare Bauelemente.

Die Abnehmermärkte für diese Produkte sind vielfältig. Insbesondere in Mobil-telefonen, in der Signalverarbeitung und Nachrichtentechnik, in der Automobil-industrie und in Industrieanwendungen werden analoge integrierte Schaltkreise verbaut. Im Zuge der wirtschaftlichen Erholung rechnen wir mit einem Anstieg

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des Marktvolumens auf 39,6 Milliarden US-Dollar im Jahr 2012. Dies entspricht einer durchschnittlichen jährlichen Wachstumsrate von 10 %.

Sonstige Halbleiter Der Bereich der sonstigen Halbleiter (diskrete und optische Halbleiter, Sensoren und Aktoren) ist vergleichsweise klein. Umsatzmäßig sind diskrete und optische Halbleiter nahezu gleichauf, in den nächsten Jahren ist aber bei optischen Halbleiterelementen ein Wachstum zu erwarten. Insbesondere werden Leuchtdioden (Light-Emitting Diodes, LEDs) in zunehmendem Maße herkömmliche Beleuchtungsinstrumente wie Glühbirnen und Leuchtstoffröhren ergänzen und ersetzen. Auch in der Bildschirmtechnik werden weitere Innovationen neue Anwendungsmöglichkeiten eröffnen. Wir erwarten, dass die Nachfrage nach optischen Halbleitern insbesondere durch die Verwendung von Bildschirmen auf OLED-Basis (Organic Light-Emitting Diodes), die ohne Hinter-grundbeleuchtung auskommen und somit sehr stromsparend arbeiten, stark ansteigen wird. Solche Displays könnten in Zukunft vor allem in Mobiltelefonen und E-Books eingesetzt werden. Erste Indikatoren dafür zeichnen sich bereits ab.

3 Der Halbleitermarkt im regionalen Vergleich Die Halbleiterindustrie nahm ihren Ursprung im Silicon Valley in Kalifornien. Die Entwicklung der Region zu einem wirtschaftlichen Zentrum begann 1951 mit der Einrichtung eines Forschungs- und Industriegebiets, dem Stanford Industrial Park, neben der Stanford University. Erfolgsfaktoren waren dabei insbesondere die hervorragenden Rahmenbedingungen, zu denen neben angesehenen Universitäten wie der Stanford University oder der UC Berkeley, risikobereite Investoren und innovationsfreudige Forscher zählten. Andererseits wird für einen erfolgreichen Technologiecluster auch eine kritische Größe von beteiligten Unternehmen und Angestellten benötigt. Während lange Zeit nur das Silicon Valley diese Kriterien vereinte, entstehen solche Cluster seit einigen Jahren verstärkt in Asien. Diese Entwicklung nahm ihren Anfang zunächst in Japan, seit einigen Jahren werden Produktionsstätten aber auch vermehrt in Taiwan, Südkorea und China aufgebaut. Doch nicht nur die Produktion wandert nach Asien, inzwischen ist dort auch die Nachfrage am höchsten.

Bereits im Jahr 2008 vereinten die asiatischen Länder ohne Japan einen Umsatzanteil von rund 50 %. In Amerika und Europa wurden jeweils 15 % erzielt, Japan kam auf 20 %. In den nächsten Jahren wird Asien weiter an Bedeutung gewinnen, gleichzeitig erwarten wir aber auch ein Wachstum in Amerika und Europa. In Japan dagegen wird der Anteil an der weltweiten Nachfrage zurückgehen. Für 2012 erwarten wir, dass die Nachfrage aus Japan nur noch 16 % ausmachen wird.

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Region 2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012 CAGR 2009�2012

Amerika 44,9 42,3 37,9 33,4 37,1 40,7 43,7 9,4%

Europa 39,9 41,0 38,2 30,8 32,7 37,7 41,8 10,7%

Japan 46,4 48,8 48,5 35,4 37,5 40,9 42,2 6,1%

Asien (ohne Japan) 116,5 123,5 124,0 101,5 114,4 129,3 143,9 12,3%

gesamt 247,7 255,6 248,6 201,1 221,7 248,5 271,6 10,6%

Wachstum 8,9% 3,2% �2,8% �19,1% 10,3% 12,1% 9,3%


Tab. 8 Halbleiterumsätze nach Regionen 2006�2012

Region 2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012

Amerika 10,3% �5,7% �10,5% �11,9% 11,3% 9,6% 7,5%

Europa 1,6% 2,7% �6,6% �19,4% 6,3% 15,0% 10,9%

Japan 5,3% 5,2% �0,7% �27,1% 6,1% 8,9% 3,3%

Asien (ohne Japan) 12,7% 6,0% �0,4% �18,1% 12,6% 13,1% 11,3%

gesamt 8,9% 3,2% �2,8% �19,1% 10,3% 12,1% 9,3%


Tab. 9 Umsatzwachstum nach Regionen 2006�2012

Amerika Der Absatz von Halbleiterprodukten konzentriert sich auf Nordamerika, insbesondere die USA. Nach einem rezessionsbedingten Rückgang von 11,9 % im Jahr 2009 wird der Markt bis 2012 auf ein Marktvolumen von 43,7 Milliarden US-Dollar wachsen. Dabei ist zu beobachten, dass viele industrielle Produkte, in denen Halbleiter verbaut werden, nicht mehr in Nordamerika gefertigt werden, sondern sich die Produktion nach Asien verlagert hat.

Das Silicon Valley bleibt ein kreatives Zentrum.

Als Produktionsstandort bleibt das Silicon Valley weiterhin ein wichtiger Innovationsmotor und Pulsgeber für die weltweite Halbleiterindustrie. Allerdings werden immer weniger standardisierte Commodity-Produkte in Amerika gefertigt, die Produktion dieser Halbleiter wird zunehmend nach Asien ausgelagert.

Europa In Europa werden vor allem Halbleiter mit kundenspezifischem Profil für spezielle Branchen wie Automobilbau, Maschinenbau und Infrastrukturanbieter nachgefragt. PCs und Unterhaltungselektronik wurden schon seit den Achziger-jahren zunehmend außerhalb Europas, vor allem in Asien, gefertigt. Wir erwarten, dass der Markt in Europa vor allem durch einen steigenden Bedarf an innovativen Speziallösungen, insbesondere für die Automobilindustrie, den Maschinenbau für Energie- und Umwelttechnikunternehmen wachsen wird.

Die Hersteller in Europa konzentrieren sich vor allem auf kundenspezifische Entwicklungen. Die Nähe zu und die Interaktion mit den Entwicklungsteams der Abnehmerindustrien ist hierbei ein wichtiger Erfolgsfaktor.

Ob dieser Wettbewerbsvorteil auch langfristig gehalten oder sogar ausgebaut werden kann, hängt im entscheidenden Maße auch von der Innovations-fähigkeit der Halbleiterunternehmen und der Abnehmerindustrien sowie deren jeweilige Unterstützung durch Forschungseinrichtungen und Politik ab. Sollte es gelingen, die Zusammenarbeit in der Forschung auf europäischer Ebene aus-

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zubauen, könnte dies den Standort stärken. Fraglich ist, in wie weit langfristig neben dem Design in nennenswertem Umfang in Europa auch produziert werden wird.

Wir gehen davon aus, dass die Nachfrage zwischen 2009 und 2012 mit einer durchschnittlichen Wachstumsrate von 10,7 % wachsen wird.

Japan Historisch gesehen spielt die Elektronikindustrie in der japanischen Wirtschaft eine große Rolle. Sie ist ein wichtiger Abnehmer von Halbleiterelementen. Es wird allerdings erwartet, dass Japan am stärksten von der Wirtschaftskrise betroffen ist und die Erholung der Wirtschaft in den kommenden Jahren weniger dynamisch verlaufen wird. Zudem kommt noch ein struktureller Wandel hinzu: Auch die Fertigung von hochwertigen Elektronikprodukten, in denen die meisten Halbleiterkomponenten verbaut werden, wandert in andere asiatische Länder, insbesondere nach China, ab. Daher wird in absehbarer Zeit das Marktvolumen des Jahres 2008 nicht mehr erreicht.

Asien (ohne Japan) Der Weltmarkt für Halbleiterprodukte wird sich auch in Zukunft weiter nach Asien verlagern. Dabei spielen mehrere Faktoren eine entscheidende Rolle. Dazu zählen unter anderem die weitere Verlagerung von Absatzmärkten nach Asien, eine erhöhte Forschungsintensität auch an asiatischen Universitäten, das weiter verbesserte technische Know-how und nicht zuletzt die staatliche Förderung. Dieser Markt wird am schnellsten wachsen und im Jahr 2012 53 % der gesamten Nachfrage ausmachen.

China wird zu einem bedeutenden Halbleiterproduzenten aufsteigen.

Bereits heute wird in Asien ein Großteil der in Europa und den USA designten Chips für Computer und Unterhaltungselektronik gefertigt, und diese Entwicklung wird sich in Zukunft weiter fortsetzen. Wurden zunächst aus-schließlich die arbeitsintensiven Teilprozesse wie Testen und Verpacken nach Asien ausgelagert, sind es mittlerweile auch viele Produktionsstätten, die zur Befriedigung der lokalen Absatzmärkte errichtet werden. Zwar wurden im Zuge der Wirtschaftskrise zahlreiche Projekte verschoben. Dieser Trend wird sich aber mittelfristig nicht weiter fortsetzen. Vielmehr wird neben Taiwan auch die Volksrepublik China zu einem bedeutenden Halbleiterhersteller aufsteigen. Dabei ist zu erwarten, dass das Wachstum auf Kosten seiner asiatischen Nachbarn erfolgt. Zwar ist die Differenz zwischen Nachfrage und Produktion in den Jahren bis 2007 stetig angestiegen. Wir erwarten jedoch, dass auch aufgrund des staatlichen Interesses am Aufbau dieser Schlüsseltechnologie für die Elektronikindustrie die Fertigung in China zunehmen wird.

Zudem werden in China auch immer hochwertigere Fahrzeuge und Industrie-güter hergestellt, die ebenfalls die Nachfrage nach Halbleiterprodukten stimulieren werden. Und bereits jetzt befinden sich die großen, kapitalintensiven Foundries vorwiegend in asiatischen Ländern.

Im Bereich Chipdesign hinkt Asien den beiden Regionen Europa und Amerika hinterher. Diese produktiven Prozesse werden auch aus Gründen des Urheber-rechts nur sehr zögerlich aus den Heimatländern verlagert. Mittlerweile entstehen jedoch aus den asiatischen Universitäten heraus einige Fabless-Unternehmen, die das Potenzial besitzen, erfolgreich am Markt zu agieren. Unterstützt wird dies auch durch die immer weiter steigende technologische Expertise der Entwickler und Produzenten.

Einen nicht zu unterschätzenden Faktor stellt zudem die signifikante staatliche Unterstützung beim Aufbau von Produktionskapazitäten in einigen asiatischen

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Ländern dar. So werden etwa in Südkorea und Taiwan mit der Förderung der Halbleiterbranche industriepolitische Ziele verfolgt und der Aufbau eines großen und unabhängigen Industriezweigs mit nationalen Champions begünstigt. Aber auch andere Länder wie Malaysia und Singapur sehen in ihrer heimischen Halbleiterindustrie strategisch wichtige Wirtschaftspfeiler, die langfristig erhalten werden sollen.

Wir erwarten, dass Indien kurz- bis mittelfristig keine entscheidende Rolle bei der Herstellung von Halbleitern spielen wird, da sich das Land auf andere Produkte und Dienstleistungen spezialisiert. Langfristig sollte sich aber nicht zuletzt wegen der hohen Bevölkerungszahl und des damit verbundenen Absatz-marktes eine Halbleiterindustrie entwickeln.

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Taktwechsel in der Halbleiterbranche? Fazit und Ausblick

E Fazit und Ausblick Die derzeitige Wirtschaftskrise hat in der Halbleiterindustrie tiefe Spuren hinter-lassen. Diese traditionell zyklische Branche wurde weltweit vom Lagerabbau ihrer Kunden, von der Zurückhaltung der Industriekunden bei Neuinvestitionen und von der niedrigeren Anschaffungsneigung bei langfristigen Konsumgütern getroffen. Für das Jahr 2009 prognostizieren wir einen Rückgang des Branchenumsatzes von rund 19 % gegenüber dem Vorjahr.

Doch auch gerade in diesen Zeiten forschen und entwickeln die Unternehmen weiter an noch kleineren Strukturgrößen, mehr Funktionalitäten pro Chip, weniger Stromverbrauch und kostengünstigerer Fertigung. Diese Entwicklungen und die weiterhin zunehmende Nachfrage nach hochwertigen und leistungs-fähigen Elektronikkomponenten werden entscheidend dazu beitragen, dass sich die Branche in den nächsten Jahren sukzessive erholt. Wir rechnen damit, dass im Jahr 2011 das Marktvolumen des Jahres 2008 wieder erreicht und im Jahr 2012 deutlich übertroffen wird.

Doch welche Themen werden das Management der Halbleiterunternehmen in den nächsten Jahren bewegen? Welche Aspekte sollten Unternehmen berück-sichtigen, um sich im Wettbewerb behaupten zu können und Trends zu setzen?

Die von uns befragten Experten gehen davon aus, dass der Taktgeber der Branche, das Mooresche Gesetz, in den kommenden Jahren weiterhin seine Gültigkeit beibehalten wird. Auch wenn derzeit darüber diskutiert wird, wann die technischen und physikalischen Grenzen der CMOS-Technologie erreicht werden, sind sie sich darin einig, dass zumindest für die nächsten vier bis fünf Jahre weiterhin mit einer Verdoppelung der Anzahl der Transistoren auf einem handelsüblichen Prozessor alle 18 bis 24 Monate zu rechnen ist.

Ein weiterer, schon in den letzten Jahren zu beobachtender Trend wird sich ebenso fortsetzen. Zusatzfunktionalitäten auf den Chips (System-on-a-Chip) und innovative Chipdesigns mit mehreren Anwendungen � zusammengefasst unter dem Begriff �More-than-Moore� � werden auch als Differenzierungs-merkmal gegenüber Wettbewerbern an Bedeutung gewinnen. Dies betrifft insbesondere diejenigen Segmente der Branche, die nicht Standard-komponenten wie Speicherchips herstellen, also Hersteller von Logik- und Analogchips, aber auch Prozessorhersteller.

Das Thema �Going Green�, die Schaffung einer umweltschonenden Wert-schöpfungskette und vor allem die Entwicklung von stromsparenden Bauteilen, wird die Branche auch weiterhin bewegen. Dies ist nicht nur vor dem Hinter-grund des zunehmenden Umweltbewusstseins der Konsumenten zu sehen. Zu groß werden auch die Kosten der Anwender für Energie und Entsorgung, wenn Hersteller keine entsprechenden Produkte bereitstellen. Mit der Entwicklung von ressourcenschonenden Produkten kann also ein echter Wettbewerbsvorteil geschaffen werden.

Die Wandlung der Geschäftsmodelle innerhalb der Halbleiterindustrie wird das Management von Halbleiterherstellern weiterhin beschäftigen. Jeder Hersteller muss sich fragen, wo seine Stärken innerhalb der Wertschöpfungskette liegen und welche Bestandteile andere Unternehmen besser übernehmen können. Der Trend geht zur Konzentration auf wenige Bestandteile der Wertschöpfungs-kette und zur Fokussierung auf ausgewählte Anwendungsprodukte. Insbesondere die Fertigung ist hiervon betroffen. Wesentlicher Treiber sind hierbei die hohen Investitionssummen in moderne Fertigungsanlagen. Um kostengünstig produzieren zu können, müssen die großen Halbleiterwerke

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Fazit und Ausblick Taktwechsel in der Halbleiterbranche?

jedoch ausgelastet werden. Daher erwarten wir eine Zunahme der Auslagerung der Chipfertigung zu den großen Foundries. Für alle Unternehmen wird jedoch die Bedeutung des Kapazitätsmanagements existenziell. Die Kernfrage lautet hier, wie die notwendige Produktionskapazität kostengünstig gesichert und gleichzeitig flexibel auf Nachfrageschwankungen reagiert werden kann. Hierbei gilt es zu bedenken, das über viele Jahre erworbene Know-how in der Halb-leiterfertigung nicht ausschließlich den Foundries zu überlassen. Strategische Allianzen können helfen, notwendige Investitionen zu stemmen, benötigte Produktionsskalen zu decken und somit wichtige Expertise im Bereich Front-end-Fertigung zu erhalten und auszubauen. Wem es zudem gelingt, Prozesse so zu organisieren, dass neue Chipdesigns schnell und reibungslos in die Fertigung gehen, gehört langfristig zu den Gewinnern der Branche.

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Taktwechsel in der Halbleiterbranche? Methodologie

F

1

2

3

Methodologie

Umsatzprognose Berechnung der Umsatzprognosen Die Umsatzprognose beruht auf den Analysen der technologischen Trends, der entscheidenden Werttreiber und des Wettbewerbsumfeldes. Im Anschluss daran werden makroökonomische Faktoren, Veränderungen im Verbraucher-verhalten und demografische Entwicklungen analysiert. Auf Basis von mathe-matischen Prognosemodellen werden die Einflüsse einzelner Werttreiber unter-sucht und Prognosen für die Entwicklung des Halbleitermarktes abgeleitet. Abschließend werden die gewonnenen Daten nochmals von unseren Branchen-experten kritisch hinterfragt, auf Konsistenz geprüft und gegebenenfalls angepasst.

Ausweis der Umsatzprognosen Der Ausweis der Umsatzprognosen bezieht sich durchgängig auf US-Dollar, da die US-Währung � zumindest in den wichtigen Commodity-Märkten � die �Leit-währung� der Halbleiterindustrie darstellt. Wechselkursschwankungen wurden nicht unterstellt. Die Zahlen werden nominal ausgewiesen und beinhalten somit Inflationseffekte. Die historischen Daten stammen von dem Branchenverband Semiconductor Industry Association. Die Umsätze werden als �Billing-Revenues� ausgewiesen.

Experteninterviews Für die Interviewpassagen wurden Gespräche mit ausgewählten Experten und Unternehmensvertretern der Halbleiterindustrie durchgeführt. Die Interviews fanden im Juli und August 2009 statt.

Wettbewerbsanalyse Basis der Untersuchungen sind Daten von über 80 Unternehmen, die durch den Finanzinformationsdienstleister Bloomberg zur Verfügung gestellt wurden. Die vorgestellten Daten und Ergebnisse beziehen sich, falls nicht anders an-gegeben, auf das Jahr 2008. Zusätzlich werden selektiv Entwicklungen und Trends aus einer Vergangenheitsanalyse bis zum Jahr 2004 benannt. Basierend auf den Analyseergebnissen werden Resultate und mögliche Konsequenzen interpretiert. Die betrachteten Unternehmen stellen keineswegs die gesamte Halbleiterindustrie dar. Aus diesem Grund hat diese Studie keinen Anspruch auf eine vollständige und umfassende Benchmark-Betrachtung des Marktes.

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Methodologie Taktwechsel in der Halbleiterbranche?

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4 Vergleichsunternehmen in der Wettbewerbsanalyse

Es wurden folgende Unternehmen einbezogen:

IC IDM Fabless Equipment

● AMD ● Analog Devices ● Atmel Corp ● Avago Technologies Ltd ● Fairchild Semiconductor

International ● IDT Corp ● Infineon Technologies ● Intel ● National Semiconductor

Corp ● NEC Electronics ● ON Semiconductor Corp ● Rohm ● STMicroelectronics ● Texas Instruments

● Altera ● Applied Microcircuit ● Atheros Communications ● Broadcom ● Cavium Networks Inc ● CSR ● Elan Microelectronics ● Exar Corp ● Ikanos Communications Inc ● Lattice Semiconductor ● LSI Corp ● Marvell Technology Group ● MediaTek ● Mellanox Technologies Ltd ● Netlogic Microsystems Inc ● Novatel ● NVIDIA ● OmniVision Technologies ● PMC-Sierra ● QUALCOMM ● RF Micro Devices ● Sandisk Corp ● Sierra ● Sunplus ● Trident Microsystems Inc ● TriQuint Semiconductor ● VIA Technologies ● Wolfson Microelectronics ● Xilinx ● Zoran

● Advanced Energy Industries ● Advantest ● Aixtron ● Applied Materials ● ASM International ● ASML ● Brooks Automation Inc ● Cabot Microelectronics ● Cymer ● Disco ● Jusung Engineering ● KLA-Tencor ● LAM Research ● Mattson Technology ● MKS Instruments ● Novellus ● Teradyne Inc ● Ultratech ● Varian Semiconductor

Equipment Associates ● Verigy ● Yokogawa

Memory IDM Foundries Assembly & Test

● Cypress Semiconductor ● Elpida Memory ● Hynix Semiconductor ● Inotera Memories ● Micron Technology ● Nanya Tech ● Powerchip Semiconductor

Corp ● ProMos Technologies ● Samsung Electronics

● CHRT ● SMIC ● TSMC ● UMC ● Vanguard International

Semiconductor Corp.

● Amkor ● ASE Test Limited ● STATS Chip PAC ● Unisem

Taktwechsel in der Halbleiterbranche? Weltweite Ansprechpartner im Bereich Technologie

Weltweite Ansprechpartner im Bereich Technologie Argentinien Jorge Carballeira Tel.: +54 11 4850-6802 [email protected]

Australien Rodney Dring Tel.: +61 2 8266-7865 [email protected]

Belgien Koen Hens Tel.: +32 2 710-7228 [email protected]

Bermuda George Holmes Tel.: +1 441 299-7109 [email protected]

Bolivien César Lora Moretto Riso Tel.: +591 2 240-8181 [email protected]

Brasilien Estela Vieira Tel.: +55 21 2516-6041 [email protected]

Bulgarien Borislava Nalbantova Tel.: +359 2 9355-235 [email protected]

Chile Rafael Ruano Tel.: +56 2 940-4160 [email protected]

China/Hongkong Alison CY Wong Tel.: +86 21 6123-2551 [email protected]

Dänemark Leif Ulbaek Jensen Tel.: +45 3945 92-16 [email protected]

Deutschland Werner Ballhaus Tel.: +49 211 981-5848 [email protected]

Finnland Marko Korkiakoski Tel.: +358 9 2280-1220 [email protected]

Frankreich Xavier Cauchois Tel.: +33 1 56 5710-33 [email protected]

Gibraltar Colin Vaughan Tel.: +350 200 735-20 [email protected]

Griechenland George Naoum Tel.: +30 210 6874-030 [email protected]

Großbritannien Barry Murphy Tel.: +44 20 7804-5284 [email protected]

Guatemala Luis Valdez Tel.: +502 5802 0290 [email protected]

Indien Hari Rajagopalachari Tel.: +91 80 4079-4002 [email protected]

Indonesien Eddy Rintis Tel.: +62 21 521-2901 [email protected]

Irland Paul W. O'Connor Tel.: +353 1 792-6035 [email protected]

Israel Joseph Fellus Tel.: +972 3 795-4683 [email protected]

Italien Andrea Martinelli Tel.: +390 348 999-5700 [email protected]

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mailto:[email protected]






















Weltweite Ansprechpartner im Bereich Technologie Taktwechsel in der Halbleiterbranche?

Japan Akihiko Nakamura Tel.: +81 80 3158-6693 [email protected]

Kanada Howard Quon Tel.: +1 416 869-2396 [email protected]

Kolumbien Jorge Mario Anez Tel.: +571 634 05-55 [email protected]

Litauen Chris Butler Tel.: +370 5 239-2303 [email protected]

Luxemburg Mervyn R. Martins Tel.: +352 49 4848-2053 [email protected]

Malaysia Uthaya Kumar Tel.: +60 3 2693-3957 [email protected]

Mexiko Luis Roberto Martinez Tel.: +52 55 5263-6000 [email protected]

Niederlande Marcel Jakobsen Tel.: +31 1040 753-54 [email protected]

Neuseeland Owen Gibson Tel.: +64 4 462-7230 [email protected]

Nigeria Osere Alakhume Tel.: +234 1 320-3100 [email protected]

Norwegen Bjorn Leiknes Tel.: +47 95 26-0007 [email protected]

Österreich Bernd Hofmann Tel.: +43 1501 88-3332 [email protected]

Paraguay Ruben Taboada Tel.: +595 21 445-003 [email protected]

Peru Orlando Marchesi Tel.: +511 211 6500 [email protected]

Philippinen Wilfredo Madarang Tel.: +63 2 459-3011 [email protected]

Polen Adam Krason Tel.: +48 22 523-4475 [email protected]

Portugal Paul Mallett Tel.: +351 213 599-356 [email protected]

Russland Natalia Milchakova Tel.: +7 495 967-6240 [email protected]

Singapur Greg Unsworth Tel.: +65 6236 3738 [email protected]

Spanien Patricia Manca Diaz Tel.: +34 91 568-4211 patricia.manca.martinez @es.landwellglobal.com

Südkorea Yong-Won Kim Tel.: +82 2 709-0471 [email protected]

Schweden Erik Dillner Tel.: +46 8 555 33508 [email protected]

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Taktwechsel in der Halbleiterbranche? Weltweite Ansprechpartner im Bereich Technologie

Schweiz Mike Foley Tel.: +41 58 792-8244 [email protected]

Taiwan Andy Chang Tel.: +886 42328 4868-25216 [email protected]

Thailand Kajornkiet Aroonpirodkul Tel.: +66 2 344-1110 [email protected]

Tschechische Republik Petr Sobotnik Tel.: +420 251 152-016 [email protected]

Türkei Mert Tuken Tel.: +90 212 326-6148 [email protected]

Ungarn Manfred Krawietz Tel.: +36 1 461 9470 [email protected]

USA Robert Gittings Tel.: +1 408 817-3730 [email protected]

Uruguay Javier A. Becchio Tel.: +598 2 916 0463-1352 [email protected]

Vereinigte Arabische Emirate Douglas Mahony Tel.: +971 4 3043-151 [email protected]

Zypern Christos Themistocleous Tel.: +357 24 555-222 [email protected]

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Wir über uns Taktwechsel in der Halbleiterbranche?

Wir über uns Werner Ballhaus Moskauer Straße 19 40227 Düsseldorf Tel.: +49 211 981-5848 [email protected]

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PricewaterhouseCoopers ist weltweit eines der führenden Netzwerke von Wirtschaftsprüfungs- und Beratungsgesellschaften und kann auf die Ressourcen von insgesamt 154.000 Mitarbeitern in 153 Ländern zugreifen. In Deutschland erwirtschaften rund 8.900 Mitarbeiter in den Bereichen Wirtschaftsprüfung und prüfungsnahe Dienstleistungen (Assurance), Steuer-beratung (Tax) sowie Deals und Consulting (Advisory) an 28 Standorten einen Umsatz von rund 1,47 Milliarden Euro.

Seit vielen Jahren prüfen und beraten wir führende Industrie- und Dienst-leistungsunternehmen jeder Größe. Stark ausgebaut wurde der Geschäfts-bereich �Mittelstand�, der mittelständische Unternehmen mit einem dichten Kontaktnetzwerk direkt vor Ort betreut. Auch Unternehmen der öffentlichen Hand, Verbände, kommunale Träger und andere Organisationen vertrauen unserem Wissen und unserer Erfahrung. Aus gutem Grund: Rund 400 Partner und 6.600 weitere Fachkräfte verfügen über umfassende Branchenkenntnisse in allen wichtigen Industrien.

Ergänzt wird unsere hohe Qualitätsorientierung durch den Anspruch, Mandanten vorausschauend zu betreuen. Das heißt, über die bloße Erledigung einer Aufgabe hinaus ihre Anliegen zu antizipieren und einer zukunftsfähigen Lösung zuzuführen. Dadurch geben wir unseren Mandanten ein Höchstmaß an Handlungssicherheit in einem zunehmend komplexen Umfeld und helfen ihnen so, auf den Märkten der Welt erfolgreich zu sein.

PricewaterhouseCoopers. Die Vorausdenker.

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Taktwechsel in der Halbleiterbranche? Wir über uns

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Taktwechsel in der Halbleiterbranche? - pwc.de · SIA Semiconductor Industry Association . SRAM Static Random Access Memory . SoC System-on-a-Chip . SiP System-in-Package . 9. Zusammenfassung