TSMC-Werk in Arizona startet 2025 Massenproduktion fortschrittlicher Chips

• Nach Jahren der Planung, des Baus, geopolitischer Abstimmung und Personalprobleme startet das Werk in Phoenix die Massenproduktion im 4-Nanometer-Prozess und wird damit zum Prüfstein für die Fähigkeit der USA, fortschrittliche Halbleiter zu fertigen
• Im Oktober 2024 wurde bekannt gegeben, dass die Ausbeute des Werks in Arizona 4 % höher sei als in den Werken in Taiwan; das zweite Werk soll 2028 Prozesse mit 2 oder 3 Nanometern anbieten
• Da TSMC 90 % der weltweit fortschrittlichen Chips produziert und Apple, Nvidia, Google, Amazon, Qualcomm und andere darauf angewiesen sind, entspricht die Produktion in den USA dem Wunsch der Kunden, Risiken in der Lieferkette zu verringern
• Diese Entwicklung lässt sich kaum allein mit Mitteln aus dem CHIPS Act erklären; die Chipknappheit zu Beginn von COVID und Chinas scharfe Rhetorik gegenüber Taiwan haben den Bedarf an Fabs außerhalb Taiwans erhöht
• Das Werk in Arizona muss kulturelle Konflikte, Genehmigungs- und Bauvorschriften in den USA sowie den Mangel an Ingenieuren und Technikern überwinden und wird zugleich TSMCs internationale Expansion und die Wiederbelebung der US-Halbleiterfertigung auf die Probe stellen

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Massenproduktion der Phoenix-Fab im Jahr 2025

• TSMC will 2025 in seiner Anlage für fortschrittliche Chipfertigung in Phoenix mit der Massenproduktion beginnen
• Diese Fab ist ein Beispiel dafür, dass fortschrittliche Chipfertigung in die USA kommt, und dient als Test dafür, ob der CHIPS and Science Act von 2022 zur Stabilisierung der Halbleiterlieferketten der USA und ihrer Verbündeten beitragen kann
• Die Fab in Arizona kann derzeit im 4-Nanometer-Node betrieben werden
  • Dieser Prozess wird zur Fertigung der fortschrittlichsten GPUs von Nvidia verwendet
• Ende Oktober 2024 gab TSMC bekannt, dass die Ausbeute des Werks in Arizona 4 % höher sei als die der Werke in Taiwan
  • Die frühe Ausbeute gilt als positives Signal für die Effizienz der betreffenden Fab

Prozess-Roadmap und Expansion in den USA

• Die zweite Fab in Arizona soll 2028 in Betrieb gehen und Prozesse mit 2- oder 3-Nanometer-Nodes anbieten
• 4-Nanometer- und 3-Nanometer-Chips werden bereits seit 2022 in anderen TSMC-Fabs in Massenproduktion hergestellt
• Der 2-Nanometer-Node soll in diesem Jahr in Taiwan in die Massenproduktion gehen
• TSMC plant außerdem, künftig eine dritte Fab in den USA zu eröffnen, die noch fortschrittlichere Technologie nutzt

CHIPS Act und Lieferkettenanforderungen der Kunden

• TSMC soll für den Bau seines ersten Werks in Arizona 6,6 Milliarden US-Dollar an Mitteln aus dem CHIPS Act erhalten
• Die Rückkehr der Halbleiterfertigung in die USA lässt sich nicht allein durch staatliche Unterstützung erklären
  • TSMC produziert 90 % der weltweit fortschrittlichen Chips
  • US-Unternehmen wie Apple, Nvidia, Google, Amazon und Qualcomm sind auf TSMC angewiesen
• Die durch den wirtschaftlichen Schock in der frühen COVID-Phase ausgelöste Chipknappheit und die scharfen Äußerungen des chinesischen Präsidenten Xi Jinping zu Taiwan verstärkten die Sorgen von TSMC-Kunden und internationalen politischen Entscheidungsträgern
• TSMC kündigte 2020 seine Investitionsabsicht in Arizona an
• Dan Hutcheson von TechInsights ist der Ansicht, dass der CHIPS Act diese Entwicklung nicht ausgelöst habe, sondern dass die Unternehmen weitgehend von sich aus handelten
  • Große Kunden wie Apple haben TSMC gedrängt, Fabs in anderen Regionen zu bauen, um Risiken zu minimieren

Produktion außerhalb Taiwans und geopolitische Logik

• Hutcheson hält es für gut für die Kunden und für Taiwan, wenn es TSMC-Fabs auch außerhalb Taiwans gibt
• Taiwans Silizium-Schutzschild bedeutet, dass TSMCs Dominanz in der Fertigung fortschrittlicher Chips den USA und anderen Ländern einen Grund gegeben hat, Taiwan zu unterstützen
• Zugleich bleibt die Sorge, dass dieser Schutzschild künftig selbst zum Ziel werden könnte
  • Je stärker die USA und ihre Verbündeten von Chips abhängig sind, die ausschließlich in Taiwan produziert werden, desto eher könnte China durch Angriffe auf Taiwan der US-Wirtschaft erheblichen Schaden zufügen
• Der Analyse zufolge könnte TSMCs geografische Diversifizierung verringern, in welchem Maß Taiwan zum Ziel wird
• TSMC hat bereits eine Fab in Japan eröffnet und baut auch in Deutschland eine Fab

Personal- und Kulturkonflikte in der Fab in Arizona

• Die Reaktionen in Taiwan auf die Fab in Arizona sind gemischt
• Eine Untersuchung von Rest of World im April 2024 schilderte Beschwerden sowohl amerikanischer als auch taiwanischer Arbeitskräfte
  • Amerikanische Arbeitskräfte, die ein Jahr lang in Taiwan geschult worden waren, kritisierten schlechte Arbeitsbedingungen und unzureichende Ausbildung
  • Taiwanische Arbeitskräfte beklagten, Amerikaner seien arrogant und hätten nicht die für eine Halbleiter-Fab nötige Arbeitsethik
• Chang-Tai Hsieh, Wirtschaftsprofessor an der University of Chicago, sagte, TSMC werde wie eine militärische Organisation geführt, mit Top-down-Entscheidungen und einer Kultur, in der nicht nachgefragt werde
• Jason Hsu vom Hudson Institute meint, viele amerikanische Ingenieure hätten die Silicon-Valley-Haltung „move fast and break things“, doch Halbleiterprozesse könnten schon durch ein einziges Staubkorn gestört werden, was die Anpassung erschwere
• Hutcheson sagt, solche Kulturkonflikte seien absehbar gewesen und TSMC scheine sie überwunden zu haben
  • Das Problem könnte darin gelegen haben, dass das Unternehmen unrealistische Ziele und Zeitpläne gesetzt habe
  • TSMC habe den Bau einer US-Fab als reines technisches Problem betrachtet, tatsächlich hingen die Fähigkeiten aber stark von Kultur und Recht ab
  • In den USA können Bauvorschriften und Genehmigungsverfahren je nach Stadt unterschiedlich sein, sodass die Betriebsweise anders ist als in Taiwan
• Die USA sehen sich zudem mit einem Mangel an Ingenieuren und Technikern konfrontiert, während weitere Fabs eröffnet werden

US-Fab-Pläne von Samsung und Intel

• TSMC ist nicht das einzige Unternehmen, das mit Unterstützung des CHIPS Act eine fortschrittliche Fab in den USA eröffnen will
• Samsung soll potenziell 6,4 Milliarden US-Dollar erhalten, um eine Fab in Taylor, Texas, zu eröffnen
  • Der Produktionsstart wurde von der zweiten Jahreshälfte 2024 auf möglicherweise 2026 verschoben
  • Hsieh sieht Samsungs größtes Problem nicht in kulturellen Konflikten
  • Er erklärt, Samsung habe schon für die in Korea gefertigten Chips nicht genügend Kunden, und auch für Chips, die in Texas vermutlich zu höheren Kosten produziert würden, gebe es keine Nachfrage
• Intel gehörte zu den wichtigsten Lobby-Unternehmen für den CHIPS Act und treibt seit dem Amtsantritt von Pat Gelsinger als CEO im Jahr 2021 die Wiederbelebung seines Foundry-Geschäfts voran
  • Intels Technologie ist ins Hintertreffen geraten, und wie Samsung hat das Unternehmen Schwierigkeiten, genügend Kunden zu gewinnen
  • Intel plant die Eröffnung neuer Standorte in den USA
• Für Intel werden 8,5 Milliarden US-Dollar an direkten Mitteln aus dem CHIPS Act erwartet
  • Bau fortschrittlicher Fabs in Arizona und Ohio
  • Umwandlung zweier Fabs in New Mexico in Packaging-Anlagen
  • Kauf von Lithografieanlagen der nächsten Generation mit extremem Ultraviolett für die Einrichtungen in Oregon

Verbleibende Variablen

• Zum Zeitpunkt der Veröffentlichung ist unklar, wie die Trump-Regierung die Umsetzung des CHIPS Act verändern wird
• Sollte es keine großen Änderungen geben, wird die Eröffnung der TSMC-Fab in Arizona zwei Dinge zugleich testen
  • Ob der CHIPS Act Fertigung in den USA anstoßen kann
  • Ob TSMCs internationale Expansion funktionieren kann
• Hutcheson bewertet das, was in Phoenix geschieht, als äußerst bemerkenswert

[GN⁺]

Meinungen auf Hacker News

• In Foundry-Prozessen bedeutet der Begriff ADVANCED inzwischen offiziell unter 7 nm, insbesondere in den China-Exportvorschriften sind konkrete Kriterien daran geknüpft.
  Das war auch der Maßstab, der neulich in einer ASML-Ankündigung genannt wurde.
  Die wichtige Leistung hier ist, wie schnell TSMC ohne Heimvorteil eine Fabrik gebaut und in Betrieb genommen hat. Intel hätte diesen Zeitraum vermutlich nicht reproduzieren können, selbst wenn es eine Intel-7nm-Fab gewesen wäre.
  In Taiwan gibt es Fälle, in denen TSMC bei ausreichender Vorplanung und Genehmigung eine Fab innerhalb von 18 Monaten, wenn man genau ist eher in 12 Monaten, gebaut und zum Laufen gebracht hat.
  Deshalb halte ich die Wahrscheinlichkeit, dass Intel in der aktuellen Zusammensetzung aus Team, Management, Board und Investoren als Foundry bei Kapazität, Preis und Lead Time zu TSMC aufschließt, für nahezu null – sofern kein Wunder geschieht oder die US-Regierung nicht in bestimmten Bereichen unfair eingreift. Nachdem Pat Gelsinger gegangen ist, habe ich jeden Glauben und jede Hoffnung verloren.
  Wenn TSMC 2 nm Ende dieses Jahres richtig hochfährt, wird auch das US-Werk von TSMC mit 3 nm beginnen, sofern es nicht bereits damit begonnen hat.

  • Am Ende ist es wohl eine Frage der Nachfrage. TSMC hat eine enorm heiße Nachfrage, daher ist verständlich, warum sie überall eilig neue Fabs bauen.
    Intel hat nicht denselben Anreiz. Geld nimmt man natürlich, und dann hofft man, dass die Nachfrage nach dem Bau einer neuen Fab explodiert.
    Wenn sie fertig ist, bevor die Nachfrage da ist, kann das sogar schädlich sein; die Dringlichkeit ist also eine andere.
  • Ich dachte, Xnm sei ein Marketingbegriff, der nichts mit physischen Abmessungen zu tun hat. Ich frage mich, wie sich so etwas rechtlich durchsetzen lässt, wenn Foundries einfach ihre Namensregeln ändern.
  • Wenn man glaubt, die Zukunft so konsistent vorhersagen zu können, sollte auch klar sein, wie man in Aktien investiert.
    Aber so wie Intel schnell und plötzlich seine Führungsposition verloren hat, kann auch TSMC irgendwann in der Forschung in eine Sackgasse geraten und von jemandem überholt werden.

• Was ich wirklich nicht verstehe, ist, dass die taiwanische Führung das Endziel der USA rund um den CHIPS Act und die China-Sanktionen nicht erkennt.
  Die US-Regierung versucht, TSMC durch Täuschung, Druck und böse Absicht an sich zu reißen, und verhindert zugleich die Umsätze, die Taiwan durch den Verkauf fortschrittlicher Chips nach China erzielen könnte, sodass Taiwan die Kosten trägt.
  Selbst wenn TSMC erfolgreich in die USA verlagert wird, sollte man sich nicht sicher fühlen.
  Im englischsprachigen Raum gibt es eine lange Tradition der Piraterie, und wie der Fall TikTok zeigt, predigen die USA anderen Freihandel und eine stabile Rechtsordnung, betreiben selbst aber schamlos und offen Merkantilismus.

  • Regst du dich darüber auf, dass die USA im eigenen Interesse handeln?

• Gute Nachrichten, und unter den Halbleitern, die derzeit in den USA produziert werden, sind das wohl unbestreitbar die fortschrittlichsten Halbleiter.

  • Laut Wikipedia liegt Intel 3 ungefähr auf demselben Technologieniveau wie TSMC 3 nm [1], allerdings ist dort keine Transistordichte angegeben.
    Intel produziert Xeon 6 mit Intel 3 [2].
    Insofern könnte man argumentieren, dass Intel innerhalb der USA einen fortschrittlicheren Prozess als TSMC hat. TSMC macht nächstes Jahr in den USA gewissermaßen 4 nm.
    Allerdings ist Intels Produktionsvolumen vermutlich nicht hoch.
    [1] https://en.wikipedia.org/wiki/3_nm_process#cite_note-74
    [2] https://www.intel.com/content/www/us/en/products/details/pro...
  • Das ist eine 4nm-Anlage. Intels 18A-Prozess ist weiter vorn.
    Ich hoffe, dass es gut läuft, aber wenn er scheitert, ist das meiner Ansicht nach das Ende von Intel.
  • Vielleicht, aber für die Menschen, die in der Nähe der Fabrik wohnen, bin ich mir da nicht so sicher.
    „Umwelt- und öffentliche Gesundheitsorganisationen, darunter der Sierra Club, drängen Präsident Joe Biden dazu, sein Veto gegen ein umstrittenes Gesetz einzulegen, das es den meisten Halbleiterunternehmen, die Bundesmittel aus dem CHIPS Act beantragen, erlauben würde, die zentralen Umweltprüfungen nach dem National Environmental Policy Act, kurz NEPA, nicht abschließen zu müssen.“
    „Es gibt keinerlei Rechtfertigung dafür, die Halbleiterindustrie von NEPA auszunehmen – insbesondere angesichts der Tatsache, dass in dieser Branche ein starker Anstieg der Nutzung von PFAS und anderen giftigen Chemikalien erwartet wird und sie in der Vergangenheit solche gefährlichen Chemikalien in die Luft und ins Wasser rund um ihre Anlagen freigesetzt hat“, sagte Tom Fox, Senior Legislative Counsel des Center for Environmental Health.
    https://www.sierraclub.org/press-releases/2024/10/environmen...

• Das zeigt, dass es mit ausreichend politischem und militärischem Druck und der Fähigkeit, nahezu unbegrenzt Geld zu verteilen, tatsächlich möglich ist, Produktion in die USA zu verlagern.
  Bei jedem Deal zwischen den USA und Taiwan wird immer ein militärischer Hintergrund mitschwingen. Taiwan hat kürzlich auch ordentliche neue Militärausrüstung erhalten.
  Dinge, die man in der Ukraine nie sehen wird.

• Aber der 2nm-Prozess (N2{,P,X}) wird wohl bis etwa 2028 nicht kommen. Diese Verzögerung zeigt weiterhin Protektionismus.
  Solange die USA nicht ein, idealerweise mehrere US-Unternehmen mit 2nm-Fähigkeiten über den gesamten Prozess hinweg haben, einschließlich Diffusionsprozess und Packaging, kann man kaum von echter nationaler strategischer Fähigkeit sprechen.

  • Ich weiß nicht, welches US-Unternehmen außer Intel das versuchen könnte.
    IBM betreibt zwar noch entsprechende Forschung, hat aber aufgehört, sie tatsächlich geschäftlich zu nutzen.
    Wenn ich mich richtig erinnere, hat IBM seine 2nm-Prozesstechnologie an Japans Rapidus lizenziert.
    Mir fällt kein anderes Unternehmen ein, das das Risiko eingehen würde, in den USA 2nm-Foundry-Services zu starten.
  • Ist das nicht Intel 18A? In manchen Punkten ist es schlechter als N2, in manchen besser.
    Insgesamt sieht es ähnlich aus, und der Zeitplan für nächstes Jahr scheint noch zu stehen.

• Aber diese Fabrik scheint nicht allein stehen zu können. Wenn TSMC in Taiwan etwas Schlimmes passiert, wird man die Fab wohl nicht auf neuere Prozesse umstellen können.

  • Rom wurde nicht an einem Tag erbaut. Ich sehe das als Sprungbrett dafür.
  • Ein hervorragender Notfallplan. Wenn die Insel fällt, kann man die lokale Infrastruktur zerstören oder beschädigen und sie anschließend in den USA rekonstruieren.
    Mit Zerstörung ist hier keine großflächige physische Zerstörung gemeint, sondern eine Kombination aus dem Entfernen von Schlüsseln und einigen kritischen Komponenten.
    Die Botschaft lautet: „Ihr könnt die Insel nehmen, aber nicht das Geschäft.“
  • Nach meinem Verständnis kann sie unabhängig betrieben werden. Sie wird nur nicht die allerneuesten Prozesse herstellen, und mit der Zeit wird sie aufholen.

• Soweit ich es verstanden habe, stellen sie Dies her, und um daraus fertige Chips zu machen, müssen diese nach China oder Taiwan exportiert werden.

• Ein Sieg für das souveräne Taiwan und dafür, eine von Grund auf aufgebaute Industrie zu schützen.

  • Fällt damit nicht der Anreiz der USA weg, Taiwan zu schützen?
    Spekulation, aber wenn China Taiwan angreift, könnte es aus US-Sicht billiger sein, die Fabs in Taiwan zu bombardieren, damit sie bei einer Invasion nicht in chinesische Hände fallen.
    Zusätzlich könnte man taiwanischen Forschern und Ingenieuren großzügig Asyl anbieten. Danach könnte es egal sein, was mit Taiwan passiert.

• Um den Silizium-Schild aufrechtzuerhalten, wird man niemals fortschrittlichere Prozesse außerhalb Taiwans zulassen.

• Ist diese Fab auf demselben Niveau wie TSMCs Fabs in Taiwan? Ich verfolge die verschiedenen Prozessstände nicht, daher frage ich mich das.

  • Taiwan hat ein Gesetz, das den Export von Technologien verbietet, die mehr als eine Generation zurückliegen.
    https://www.taipeitimes.com/News/biz/archives/2024/11/08/200...
    Im Artikel steht, dass Arizona die Massenproduktion in 4 nm vorbereitet habe; vermutlich ist das der Prozess, den sie dort haben.
  • Nein. TSMCs 4nm-Prozess gehört zur 5nm-Familie.
    3 nm wird bereits seit mehr als einem Jahr ausgeliefert und wird derzeit sowie in den nächsten Jahren nur in Taiwan produziert.