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Entwicklungstools & Prototyping Selber machen oder Auslagern?

14.02.2012

Die Kosten für eine Halbleiter-Fabrik sind für viele Hersteller kaum mehr zu bewältigen. Wer die Fertigung aber an einen Dienstleister abgibt, droht technologisch den Anschluss zu verlieren. Aus diesem Zwiespalt versuchen sich viele Unternehmen mit Fab Lite zu befreien.

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So vorteilhaft und verlockend es technologisch sein mag, ausgeklügelte Halbleiter-Schaltungsdesigns im hauseigenen Werk in Hardware zu gießen, so wirtschaftlich nahezu unmöglich ist es für die meisten Player mittlerweile geworden, dabei mit der Entwicklung und mit Moore´s Law Schritt zu halten oder gar eine Rendite zu erzielen: Der Preis für ein Fab nach modernsten Erkenntnissen und nach dem neuesten Stand der Technik liegt im Milliardenbereich, und aufgrund der Folgegeschwindigkeit der Prozessgenerationen muss bereits an Neuinvestitionen gedacht werden, wenn die Fab gerade erst anläuft. Außerdem ist in Fabs mit 300-mm-Wafern (die immerhin 50 Prozent des Halbleiterumsatzes fertigen) von einer Auslastung durch ein Einzelunternehmen - vielleicht mit Ausnahme von Intel und Samsung - keinesfalls mehr zu denken. Die Aussichten auf eine Rentabilität liegen nahe Null.

Das führte in den letzten Jahren zu einem grundlegenden Wandel im Geschäftsmodell zur Herstellung von integrierten Halbleiterschaltungen. Nachdem in der jüngsten wirtschaftlichen Krise so viel Waferfab-Kapazität wie nie zuvor abgeschaltet wurde, um das Überleben zu sichern, wandten sich immer mehr Unternehmen der Fabless- oder Fab-Lite-Strategie zu. Als natürliche Folge erhöht sich die Abhängigkeit von den Produktionskapazitäten der zahlenmäßig wenigen Foundries. Marktführer TSMC meldete - nach spürbaren Umsatzeinbrüchen in den Krisenzeiten - in den letzten Monaten wieder Zuwächse. Erfahrungsgemäß ist die Geschäftslage der großen Auftragsfertiger ein guter Frühindikator für Trendwenden in der Halbleiterbranche. Das Unbehagen über eine derartige Abhängigkeit wird sich aber verstärken, wenn die Branche in den nächsten Jahren von 300-mm- auf 450-mm-Wafer übergeht.

Letzter Ausweg Foundries

Derzeit liegt der einzige Ausweg in den Foundries, in welche die Fabless- und Fab-Lite-Unternehmen die gesamte Fertigung ihrer Halbleiter-Designs beziehungsweise einen Teil davon outsourcen. Das klingt vernünftig, gibt aber gleichzeitig Anlass zur Frage, ob es sich ganze Regionen auf die Dauer leisten können, sich völlig in die Abhängigkeit von Lohnfertigern aus im Weltmarkt konkurrierenden Regionen zu begeben: Die größte Foundry-Kapazität - mit dem Branchenführer TSMC sowie der UMC an zweiter Position (Stand 2010) - liegt in Taiwan. Dichtauf folgt Globalfoundries mit Sitz in den USA, als einzige mit Produktionsstätten in den USA, Singapur und Europa (Dresden). An die vierte Stelle der (Pure-play-)Foundries hat sich die chinesische SMIC geschoben.

Insider wissen, dass es sowohl in den USA als auch in Asien attraktive, auf langfristigen Strategien beruhende Anreize gibt, die zu Wettbewerbsverzerrungen führen. Darunter leiden die zahlreichen Foundry-Nischenanbieter, die sich in Europa noch gehalten haben - allen voran X-Fab, LFoundry und Austriamicrosystems. Zwar befindet sich die Halbleiterforschung in Europa auf höchstem Niveau, doch hat nach Meinung vieler Experten eine F&E ohne den eigenen Herstellungsprozess auf Dauer keine Überlebenschance. Allerdings baut Infineon in Dresden derzeit die weltweit erste Leistungshalbleiter-Fab für 300-mm-Wafer.

Damit Europa bei der Halbleitertechnik - die als Key Enabling Technology eingestuft ist - nicht in der Bedeutungslosigkeit versinkt, gibt es Bestrebungen (unter anderem von der Forschungsinitiative Eniac JU), eine gemeinsame europäische Foundry zu installieren, die ihre Dienste weltweit anbietet. Diese Foundry könnte entweder auf der grünen Wiese neu gebaut werden. Das wäre die teuerste Lösung und brächte viel Gerangel um Standort und Subventionen mit sich. Oder es könnten bestehende Foundries ausgebaut werden, zum Beispiel die 300-mm-Fab in Crolles, die STMicroelectronics für seine Entwicklung vorhält. Als dritte Alternative könnte man die erwähnten europäischen Foundry-Nischenanbieter aufbohren und weltweit positionieren. Das Ganze ist freilich über ein Denkmodell noch nicht hinausgekommen.

Geschäftsmodell Fab-Lite

Unzweifelhaft breitete sich in der IC-Branche kein Trend so schnell aus wie der Übergang zum Fab-Lite-Geschäftsmodell, und keiner wurde so heftig debattiert. In diese Zwischenlösung ist eine wachsende Zahl der wichtigsten weltweiten Hersteller von integrierten Bausteinen (IDM) eingestiegen. Einige Jahre nachdem die US-amerikanischen (Texas Instruments, Freescale, Atmel) und die europäischen IDMs (STMicroelectronics, Infineon, NXP) mit dem Abbau des Investitionsvolumens in teure 300-mm-Wafer-Fabs begannen und Fertigungssegmente auf die Foundries von Drittanbietern übertrugen, sind auch die großen japanischen IC-Hersteller Toshiba, Renesas, Sony und Fujitsu auf den Zug aufgesprungen. Mittlerweile sind nahezu alle IDMs (mit Ausnahme von Intel, Samsung und Speicherherstellern) bestrebt, das Niveau der Kapitalausgaben bei höchstens 10Prozent des Jahresumsatzes zu halten - im Jahrzehnt davor lag der Branchendurchschnitt bei über 20 Prozent.

Mit dem Aufkommen der Fab-Lite-Strategie verstärkten sich die Prognosen, dass viele IDMs völlig fabless werden würden, weil sie die Investitionen in moderne Wafer-Fertigungsstätten ebenso stoppten wie die Entwicklung von CMOS-Technologien der nächsten Generation. Tatsächlich stellte das für einige Marktteilnehmer ein Sprungbrett in die Fabless-Welt dar, zum Beispiel bei LSI oder bei IDT, die ihre 200-mm-Fab in Oregon letzten September an die AOS verkauften und mit diesen eine Foundry-Vereinbarung abschlossen. Andere wollen erklärtermaßen langfristig am Lite-Modell festhalten und haben deshalb ihren strategischen Produktfokus auf Bereiche verschmälert, die weder einen 300-mm-Waferprozess noch teure Fabriken brauchen.

NPDInsights schätzt, dass die Top-Ten IDMs knapp ein Viertel des weltweiten IC-Markts ausmachen, was 2010 immerhin 60 Milliarden US-Dollar entsprach. Bis zum Jahre 2015 werden, ebenfalls nach Ansicht von NPDInsights, diese zehn Unternehmen - sofern sie ihre Strategie nicht ändern - ungefähr 43 Prozent ihrer IC-Produktion im Wert von 34 Milliarden US-Dollar outsourcen.

Hersteller, die auf fabless setzen

Lange galt das Wachstum des Fabless-Modells als dem des IDMs überlegen; 2010 jedoch hing dieser Bereich mit 27 Prozent vier Prozentpunkte hinter der gesamten Halbleiterindustrie zurück. Allerdings glänzen einige Unternehmen mit beeindruckenden Wachstumszahlen gegen- über 2009: die taiwanesische MStar (76 Prozent) ebenso wie Altera (63) und Broadcom (54 Prozent). Letztere zudem mit einem stattlichen Umsatz von nahezu 6,6 Milliarden US-Dollar.

Von Anfang an wurde fabless in den USA begeistert angenommen und von zahlreichen Unternehmen vehement verfolgt, während die größeren europäischen Anbieter meist erst Teil eines IDMs waren. Die von NPDInsights veröffentlichte Liste der Top-Ten-Fabless-Unternehmen enthält mit Ausnahme von MediaTek (Taiwan) nur US-Firmen: Qualcomm, Broadcom, AMD, Marvell, Nvidia, Xilinx, Altera, LSI und Avago. Als erste Europäer tauchen ST-Ericsson auf Platz 12 sowie CSR auf Platz 15 auf. Der Gesamtumsatz liegt bei etwa 60Milliarden US-Dollar, zu denen die 20 führenden Unternehmen über 76 Prozent beitragen.

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