Halbleiter sind für die moderne Wirtschaft von entscheidender Bedeutung und treiben alles an, von Videospielen und Autos bis hin zu Supercomputern und Waffensystemen. Die Biden-Regierung investiert 39 Milliarden US-Dollar, um Unternehmen beim Bau weiterer Fabriken in den Vereinigten Staaten zu unterstützen, um einen größeren Teil dieser Lieferkette nach Hause zu bringen.
Aber auch nach dem Bau der US-amerikanischen Anlagen wird die Chipherstellung entschieden global bleiben.
Die internationale Reise eines Chiptyps des amerikanischen Halbleiterherstellers Onsemi, der zum Antrieb von Elektrofahrzeugen eingesetzt wird, zeigt, wie schwierig es sein wird, sich von Ostasien und anderen Regionen, die den Chipmarkt dominieren, abzukoppeln.
Die ersten Schritte zur Herstellung dieses speziellen Halbleiters, der als Siliziumkarbid-Chip bekannt ist, finden in einer Fabrik in New Hampshire statt. Der Chip landet in Autos, die auf amerikanischen Straßen und anderswo fahren. Dazwischen wird der Prozess jedoch auf Rohstoffe, Maschinen und geistiges Eigentum von Dutzenden ausländischen Lieferanten und Fabriken angewiesen sein.
Der erste Schritt beginnt im Onsemi-Werk in New Hampshire mit einem tiefschwarzen Pulver aus Silizium und Kohlenstoff aus Norwegen, Deutschland und Taiwan. Das Pulver wird mit Graphit und Gasen aus den USA, Deutschland und Japan versetzt und dann auf eine Temperatur nahe der Sonnentemperatur erhitzt, wodurch ein Kristall entsteht, der das Rückgrat von Millionen Chips bilden wird.
Dieser Kristall, der fast so hart wie ein Diamant ist, wird an eine Fabrik in der Tschechischen Republik geschickt, um dort mit Spezialmaschinen aus den USA, Deutschland, Italien und Japan in dünne Scheiben geschnitten zu werden.
Die Wafer werden zu einer Ultraclean-Fabrik in Südkorea verschifft, wo sie in mechanisierten Eimern zwischen komplexen Maschinen aus den Niederlanden, den USA und Japan transportiert werden. Die Maschinen verwenden Chemikalien, Gase und komplizierte Lichtmuster, um Kanäle mit einer Breite von nur wenigen Atomen zu erzeugen, durch die sich Elektronen bewegen können, während sie Informationen übermitteln.
Anschließend wird der Wafer in winzige Chips geschnitten, die zur Feinbearbeitung und Prüfung zu Einrichtungen in China, Malaysia und Vietnam transportiert werden. Anschließend gelangen die Chips zu globalen Vertriebszentren in China und Singapur.
Schließlich werden die Chips an Hyundai, BMW und andere Autohersteller in Asien und Europa geschickt, die sie in Antriebssysteme für Elektrofahrzeuge einbauen. Andere Chips werden an Autoteilelieferanten in Kanada, China und den Vereinigten Staaten verkauft.
Die ersten Computerchips wurden in den Vereinigten Staaten erfunden, aber in den späten 1960er Jahren begannen Teile der Lieferkette ins Ausland zu verlagern, da die Unternehmen nach Kosteneinsparungen suchten. Mithilfe großzügiger Subventionen begannen asiatische Unternehmen schließlich, Chips herzustellen, die billiger und fortschrittlicher waren als die im Westen hergestellten.
Branchenangaben zufolge ist Amerikas Anteil an der weltweiten Chipherstellung von 37 Prozent im Jahr 1990 auf heute nur noch 12 Prozent gesunken.
Die Vereinigten Staaten versuchen, mehr Chipproduktion zurückzugewinnen, um ihre Lieferketten widerstandsfähiger zu machen und die teuren und wirtschaftlich schädlichen Engpässe bei Halbleitern wie während der Pandemie zu vermeiden. Aber da auch andere Länder weiterhin hohe Ausgaben für ihre Chipindustrie tätigen, werden amerikanische Investitionen – so groß sie auch sein mögen – das globale Bild nur begrenzt verändern.
Einer Studie der Boston Consulting Group und der Semiconductor Industry Association aus dem Jahr 2020 zufolge würde eine Finanzspritze von 50 Milliarden US-Dollar den amerikanischen Anteil am verarbeitenden Gewerbe bis 2030 auf 13 bis 14 Prozent erhöhen und den Vereinigten Staaten helfen, zumindest einen Teil der Weltproduktion zu halten Markt. Ohne die Förderung würde der US-Anteil auf 10 Prozent sinken, heißt es in der Studie.
Für die modernsten Chips, einschließlich derjenigen, die den Boom der künstlichen Intelligenz vorantreiben, sagen US-Beamte nun, dass neue Investitionen das Land auf den richtigen Weg bringen werden, bis zum Ende etwa 20 Prozent der weltweit führenden Logikchips zu produzieren des Jahrzehnts.
Dennoch dürfte sich die Chip- und Elektronikproduktion auf absehbare Zeit auf Asien konzentrieren, sagte Moody’s Analytics in einem aktuellen Bericht. Technologieunternehmen stehen unter starkem Wettbewerbsdruck, die Kosten niedrig zu halten und gleichzeitig Innovationen voranzutreiben, was bedeutet, dass sie gezwungen sind, mit den meisten qualifizierten Herstellern in Asien zusammenzuarbeiten, sagte Chance Finley, Onsemis Vizepräsident für globale Lieferketten.
Die unglaublichen Kosten für Chip-Produktionsanlagen – deren Bau sich auf 5 bis 20 Milliarden US-Dollar beläuft, mehr als die eines Kernkraftwerks – ermutigen inländische Chiphersteller, die Produktion an ausländische Einrichtungen auszulagern, anstatt eigene zu bauen, sagte er. Chips sind außerdem klein und leicht, sodass sie sich leicht um die Welt transportieren lassen.
Onsemi hofft auf neue US-Investitionen in die Chipindustrie, um ihr Wachstum zu unterstützen, und erwägt dennoch Standorte in den Vereinigten Staaten, der Tschechischen Republik und in Südkorea für eine Erweiterung um 2 Milliarden US-Dollar.
Die Onsemi-Fabrik in Bucheon, Südkorea.
Jun Michael Park für die New York Times
Viele Phasen des Herstellungsprozesses von Onsemi werden im eigenen Haus durchgeführt. Das ist etwas ungewöhnlich für Chipunternehmen, die oft bestimmte Produktionsschritte auslagern. Andere Chip-Lieferketten sind anders, aber nicht weniger international. Viele laufen über Taiwan, wo mehr als 60 Prozent der weltweiten Chips und mehr als 90 Prozent der fortschrittlichsten Chips hergestellt werden.
Eine Studie der Global Semiconductor Alliance und Accenture aus dem Jahr 2020 ergab, dass Chips und ihre Komponenten 70 Mal oder öfter internationale Grenzen überschreiten könnten, bevor sie den Endverbraucher erreichen, und dabei mehr als 25.000 Meilen zurücklegen könnten.
Eine weitere Studie der Boston Consulting Group und der Semiconductor Industry Association befasste sich mit der Schaffung einer autarken Chip-Lieferkette in den Vereinigten Staaten und schätzte, dass dafür eine Billion US-Dollar benötigt und die Preise für Chips und damit hergestellte Produkte stark steigen würden.
„Die Vorstellung, dass wir irgendwie autark sein werden, ist nicht realistisch“, sagte Bindiya Vakil, Geschäftsführerin von Resilinc, das Lieferketten für die Halbleiter- und andere Industrien abbildet. „Wir sind Teil dieser globalen Lieferkette, ob es uns gefällt oder nicht.“