Chiphersteller setzen auf Reduzierung der Kosten

Ratlosigkeit herrschte beim SEMI ISS, dem Strategie-Symposium der Mikroelektronik-Branche.

Die Krise der Halbleiterindustrie wird wohl so bald nicht vorübergehen. Nach 30 Jahren mit einer jährlichen Wachstumsrate von ungefähr 17 % erleben die Unternehmen seit 1995 eine vierjährige Periode des Nullwachstums. „Früher haben wir 1,3 Mrd Dollar im Quartal verdient“, klagte Rodney Griffiths von Applied Materials. „Jetzt erreichen wir nicht einmal mehr die Hälfte.“ Der Boom bleibt aus.
Viele Firmen aber haben hoch gepokert, um sich Marktanteile zu sichern; Milliarden wurden in einen Wettlauf um Technologie und Kapazitäten mit ungewissem Ausgang investiert. Entsprechend heftig ist jetzt der Katzenjammer. Denn die Konkurrenz ist groß, und in vielen Marktsegmenten fallen die Preise noch immer. „Wir agieren in einem Massenmarkt“, stellte Jean-Philippe Dauvin, Vizepräsident bei ST Microelectronics, fest. „Wir müssen uns damit abfinden, daß wir nicht länger Rolls Royce und Ferraris, sondern Twingos herstellen.“
Wo nicht mehr viel zu verdienen ist, da heißt es Kosten senken. Das geht am leichtesten, wenn die Fläche reduziert wird, die ein einzelner Chip auf dem Wafer benötigt. Dazu müssen die Strukturen kleiner werden. Doch dafür sind neue Technologien und vor allem neue Materialien dringend erforderlich. Die Firmen sind gezwungen, horrende Summen für Forschung und Entwicklung einzusetzen – egal, wie die Konjunktur gerade aussieht.
Am härtesten traf der Zusammenbruch des Marktes im vergangenen Jahr wohl die Waferhersteller. Denn mehr als die Hälfte der weltweit erzeugten Waferfläche wird nach Asien geliefert. Die Asienkrise sorgte mit ihren plötzlichen Produktionsstops für Überkapazitäten, und löste damit einen enormen Preissturz aus. Und zur gleichen Zeit mußten die Waferlieferanten gigantische Investitionen bewältigen, denn die Chip-hersteller forderten 300-mm-Wafer mit ihrer deutlich größeren Fläche. Jetzt stehen diese „Pizza-Wafer“ zur Verfügung. Doch benötigt werden sie vorerst nur für einige wenige Pilotlinien, bedauerte Albrecht Moser von der Wacker Siltronic.
Beispielsweise entwickeln Infineon – so heißt die Halbleitersparte von Siemens seit ihrer Ausgründung aus der Konzernmutter – und Motorola in Dresden mit ihrem Joint Venture „Semiconductor300“ Konzepte für die Fab der Zukunft. Im Februar konnte das internationale Forscherteam die ersten funktionsfähigen Chips präsentieren, die vollständig auf „Pizza-Wafern“ produziert wurden. Im Jahre 2001 soll die Entwicklungsarbeit abgeschlossen sein.
Harald Eggers, Geschäftsführer der Dresdner Infineon-Chipfabrik, dachte auf dem Strategieforum Semi-ISS in Rom sehr laut darüber nach, daß die nächste Fab des Unternehmens die neue Technologie mit Sicherheit nutzen wird. Denn der schnelle Einstieg in die 300-mm-Technologie könnte Infineon für den 1-Gbit-Speicherchip entscheidende Wettbewerbsvorteile bringen – noch ist die Konkurrenz weltweit nicht soweit.
„Wir brauchen Technologie und Produktivität“, mahnte Eggers. Aus diesem Grunde darf das Equipment nicht mehr beliebig teurer werden, und zugleich muß sich der Durchsatz deutlich erhöhen. Das bedeutet: Die Maschinen müssen – auch wenn auf dem „Pizza-Wafer“ 2,5mal soviel Chips untergebracht werden können wie auf dem Vorgänger, dem 200-mm-Wafer – schneller werden. Dazu soll ein völlig neues automatisches System für den Transport und die Lagerung der Wafer beitragen, das den toten Raum über den Maschinen nutzt. „Wir müssen die bestehenden Fabs um Längen schlagen“, betonte Eggers. „Es ist unser Ziel, die Kosten pro Einheit Waferfläche um mindestens ein Drittel zu senken.“
Das Forschungsrisiko freilich überlassen die Chip-Produzenten gern den Zulieferern, berichtete Trendforscher Dr. Daniel J. Rose von Rose Associates: „In Zukunft wird es erforderlich sein, die neuen Materialien in Fab-Prozesse zu integrieren, um den Halbleiterherstellern zu demonstrieren, daß diese Materialien tatsächlich in der Massenproduktion brauchbar sind.“ Zum Nulltarif aber können die Equipment- und Materiallieferanten solche Serviceleistungen nicht übernehmen. Und so werden die vielfach beklagten hohen Preise wohl weiter steigen. Höhere Produktivität muß dies dann ausgleichen, meint Griffiths: „Und wenn eine Fab 10 Mrd. Dollar kostet, werden wir sie kaufen, wenn es eine Chance gibt, daß sich diese Investition amortisiert.“
Interessante Trends sind auch aus dem Bereich Packaging zu vermelden. Mit diesen Innovationen wollen besonders die Materialienhersteller nach dem Umsatzrückgang vom Vorjahr einen Wachstumssprung um 20 % auf 9,7 Mrd. Dollar auslösen. Dazu sollen besonders größere Plastik-Ball-Grid-Arrays beitragen, denen schon für 2001 ein Umsatzpotential von 1,5 Mrd. Dollar bescheinigt wurde. Zuwachs versprechen ebenfalls die sogenannten Chip-scale-packages. Diese Gehäuse sind nur maximal 10 % größer als der Chip selbst und daher besonders interessant für tragbare Geräte wie Notepads, Handys, Pager oder Camcorder. Sie dürften von 100 Mio. Einheiten 1997 auf 2,1 Mrd. Stück 2001 durchstarten.
Doch auch bei der Produktion immer leistungsfähigerer Chips wollen die Materialienhersteller in Zukunft kräftig mitverdienen. Eine Möglichkeit, Schaltkreise schneller zu machen, bietet die sogenannte Silicon-on-Insulator-Technik (SOI). Ein Verfahren zur Gewinnung der Spezialwafer mit der isolierenden Oxidschicht in der Mitte hat das französische Unternehmen Soitec entwickelt. Soitec wurde 1992 aus der universitären Forschung ausgegründet und ist mittlerweile am Noveau Marche gelistet. Der niederländische Philips-Konzern hat zum Jahresbeginn das erste Produkt auf Basis der SOI-Technologie auf den Markt gebracht. Auch IBM testet das Material bereits und hat angekündigt, es für die Massenproduktion nutzen zu wollen. Denn SOI-Chips, sind laut IBM bis zu 35 % schneller, als konventionelle IC.
ANKE MÜLLER
Stetig kleinere Chipstrukturen und größere Wafer erlauben den Chipherstellern, ihre Fertigungskosten deutlich zu senken. Doch gleichzeitig verteuern sie das Fertigungsequipment – z.B. die Optiken für die Belichtung der Chipstrukturen – erheblich.