Darum wählt Intel Magdeburg als Standort der Megafabrik

Arbeit, Boden, Kapital – die zu Beginn des 19. Jahrhunderts von den britischen Ökonomen Adam Smith und David Ricardo entwickelte Formel für die Produktionsfaktoren eines jeden Unternehmens beschreibt auch 200 Jahre später noch, welche Anforderungen ein Standort für die Hightech-Fertigung von Halbleitern erfüllen muss. Nach Ansicht des Vorstandsvorsitzenden von Intel, Pat Gelsinger, befriedigt kein Ort diese Ansprüche besser als Magdeburg.

Das erklärte der Chef des US-Chip-Giganten als er Mitte März bekannt gab, bis 2024 zwei neue Halbleiterfabriken – in Gelsingers Muttersprache 'Fab' genannt - in der Landeshauptstadt von Sachsen-Anhalt zu bauen. Rund 17 Milliarden Euro will Intel dafür investieren. Magdeburg hat sich unter anderem deshalb gegen Mittbewerber wie Dresden und das oberbayerische Penzing durchgesetzt, weil es die von Intel für sein Vorhaben benötigten 380 Hektar Grund zur Verfügung stellen kann.

Fläche größer als Bayerns größte Industrieanlage

Das entspricht der Fläche von 532 Fußballfeldern, ist 38 mal mehr Land, als Bosch mit seiner im Sommer 2021 eröffneten neuen Halbleiterfabrik in Dresden bebaut hat und fast eineinhalb mal so viel wie Bayerns größte Industrieanlage, das BMW-Werk in Dingolfing beansprucht.

An ihrem Nürnberger Stammsitz erweitert auch die Semikron GmbH ihre Produktion. Der Mittelständler beschäftigt weltweit rund 3000 Mitarbeiter und stellt Halbleiter und mikroelektronische Komponenten her, die die Leistungsaufnahme und den Stromverbrauch elektrischer Geräte regeln. In der Frankenmetropole hat Semikron Zugriff auf eine Fläche von etwa 27.000 Quadratmetern, die direkt an das bestehende Werk angrenzt. Diese will der Spezialist für Leistungselektronik bis zum Jahr 2030 bebauen und seine operativen Flächen annähernd verdoppeln.

„Das ist nötig und möglich, weil wir zum einen mit unseren Produkten einen stark wachsenden Markt bedienen und zum anderen jüngst von einem großen Automobilhersteller einen Milliarden-Auftrag über die Belieferung mit unserer Leistungselektronikmodul-Plattform eMPack bekommen haben“, freut sich der Chief Operating Officer von Semikron, Bernd Enser.

Halbleiterfabriken brauchen möglichst gemäßigtes Klima

Halbleiterfabriken brauchen jedoch nicht nur viel Land. An ihrem Standort sollte auch möglichst gemäßigtes Klima herrschen. „Ist es dort im Sommer sehr heiß und im Winter extrem kalt, müssen die Reinräume, in denen die Chips hergestellt werden, mit viel Energie klimatisiert werden“, erklärt der Fertigungsleiter und Vice President Chip Operations bei Semikron, Dr. Daniel Grabe.

Da Halbleiterwerke technische Gase und Chemikalien benötigen, sollten auch die Straßen im Winter nicht länger als eine Woche vereist sein. „Denn dann dürfen Gefahrguttransporter nicht mehr fahren“, erklärt Grabe. „Wenn zum Beispiel auch nur die drei bis vier Sattelzüge mit Stickstoff nicht mehr bei uns ankämen, die wir jede Woche benötigen, müssten wir die Produktion anhalten“, ergänzt er.

Außerdem müssen Halbleiterwerke sehr gut an ein leistungsfähiges Straßennetz angebunden und nicht zu weit von Flughäfen entfernt sein. Denn die in einem einzelnen Chip steckende Wertschöpfung erbringen zahlreiche Unternehmen an über die gesamte Welt verteilten Standorten. Daher reist das Bauteil zweieinhalb Mal um die Welt, bis es an den Endkunden ausgeliefert wird.

Immens hoher Wasserverbrauch für die Chipfertigung

Auch an die Wasserver- und Abwasserentsorgung stellen Halbleiterwerke hohe Ansprüche. Viele Chips bauen Hersteller in mehreren Lagen auf einem Wafer auf. In jeder Schicht ätzen sie Schaltkreise in die Siliziumscheibe. Die dabei verwendeten Chemikalien müssen sie mit großen Mengen ultrareinen Wassers abspülen, bevor sie eine weitere Lage aufbringen können. Für die Produktion eines einzigen Hochleistungs-Prozessors oder -Speicherchips wie er in Laptops und Smartphones verbaut wird, benötigen Halbleiterwerke daher bis zu 30 Liter Wasser.

Der größte Auftragsfertiger der Welt, die Taiwan Semiconductor Manufacturing Corporation (TSMC) verbraucht jeden Tag 212.000.000 Liter Wasser, schreibt sie in ihrem Nachhaltigkeitsbericht. Das entspricht dem Verbrauch einer Großstadt wie München mit 1,5 Millionen Einwohnern. Der Wasserbedarf von TSMC ist inzwischen so groß, dass die Regierung Taiwans Probleme hat, geeignete Grundstücke zu finden, wenn das größte Unternehmen der Inselrepublik seine Produktion erweitern will.

So groß ist der Wasserbedarf deutscher Halbleiterproduzenten wie Semikron, Infineon oder Bosch zwar nicht. Wie TSMC benötigen aber auch sie große Mengen Elektrizität. „Wir benötigen 40 Gigawattstunden Strom im Jahr,“ berichtet Semikron-Fertigungsleiter Daniel Grabe. „Das heißt, wir brauchen dauerhaft eine Einspeisung von fünf Megawatt Energie – die Hälfte davon als Elektrizität, den Rest als Gas, mit dem wir in zwei Blockheizkraftwerken auf unserem Werksgelände 6,5 Megawattstunden Strom produzieren.“

Netzstabilität für Fertigungsprozess immens wichtig

Eigentlich bekäme er den Strom auch gerne aus stabilen Leitungsnetzen, ergänzt Grabe, doch die Netzstabilität lasse in Deutschland zu wünschen übrig. „Jedes Jahr erleben wir es wenigstens drei Mal, dass die Spannung für einen ultrakurzen Zeitraum von weniger als einer halben Sekunde abbricht“, ärgert sich Grabe. Das reiche, damit die sensiblen Anlagen in der Fertigung aussteigen können. „Dadurch werden Fertigungsprozesse unterbrochen. Wir müssen Material verschrotten und die Produktion kontrolliert wieder hochfahren. Das verursacht jedes Mal Kosten im sechsstelligen Bereich“, so Grabe.

Diese Probleme kennt auch Infineon. Im Dresdner Werk des Konzerns fiel im September 2021 der Strom ganze 20 Minuten lang aus. Die Notstromversorgung des Halbleiterwerks konnte das nicht auffangen. Immerhin benötigt dieses so viel Strom wie eine Kleinstadt mit 40.000 Einwohnern, schätzen Experten.

Weltweit wichtigste Zulieferer kommen aus Deutschland

Weit besser sieht es am Standort Deutschland mit der Nähe von Halbleiterherstellern zu ihren Zulieferern aus. Mit Merck, BASF und Linde sitzen hierzulande einige der weltweit wichtigsten Lieferanten von für die Chip-Fertigung benötigten Chemikalien und Gasen. Siltronic liefert Wafer. Maschinen- und Gerätebauer wie Trumpf und Süss Microtec oder der Optik-Spezialist Zeiss zählen zu den weltweitführenden Herstellern von Geräten und Anlagen für die Halbleiterproduktion.

„Deutschland und Europa sind damit in den wichtigsten Zulieferkategorien der Halbleiterbranche sehr stark“, versichert Jan-Peter Kleinhans, Halbleiterexperte sowie Leiter des Themenbereichs „Technologie und Geopolitik“ bei der Stiftung Neue Verantwortung.

Silicon Saxony nicht weit entfernt

Nicht minder wichtig ist, dass die Region zwischen Dresden, Chemnitz und Freiberg der größte Cluster für Halbleiter und Mikroelektronik in Europa ist. In „Silicon Saxony“, wie sich der Cluster nennt, arbeiten über 25.000 Beschäftigte bei mehr als 300 Chip-Herstellern, deren Zulieferern und Dienstleistern. Es gibt dort elf Fraunhofer-, fünf Leibniz- und drei Max-Planck-Institute, die sich mit Halbleitern beschäftigen.

Als Standorte sind solche Ballungsräume für Unternehmen aus mehreren Gründen attraktiv, weiß Halbleiter-Experte Jan-Peter Kleinhans: „Zum einen sind dort in der Regel Servicemitarbeiter von Equipment-Lieferanten und Spezialisten für den Bau und die Instandhaltung von Reinräumen ansässig und damit für die Betreiber von Chip-Werken schnell verfügbar.“ Nur so lassen sich neue Fabriken so schnell bauen und hochfahren, wie es erforderlich ist, damit sich die gewaltigen Investitionen amortisieren. Bosch etwa kostete sein neues Werk in Dresden gut eine Milliarde Euro.

Bessere Möglichkeiten für Innovationen in der Mikroelektronik

Zum anderen entstehen Innovationen in der Mikroelektronik durch die enge Zusammenarbeit von Unternehmen und Wissenschaftlern aus unterschiedlichen Disziplinen und Branchen. Diese fällt leichter, wenn die Wege zwischen den Beteiligten kurz sind. Das sieht auch Intel-Deutschland-Chefin Christin Eisenschmid so. Erst durch die Nähe zu „europäischen Forschungspartnern wie IMEC in Belgien, CEA-Leti in Frankreich oder auch Fraunhofer in Deutschland ist es sinnvoll für Intel seine Investitionen in Europa zu erhöhen“, erklärt die Geschäftsführerin der Intel Deutschland GmbH.

Die Fraunhofer-Institute, das belgische Interuniversity Microelectronics Centre (IMEC) und das beim Commissariat à l’énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA) angesiedelte Laboratoire d’électronique et de technologie de l’information (Leti) standen 2020 immerhin hinter einem Viertel der auf internationalen Fachkonferenzen vorgestellten Forschungsergebnisse, so die Unternehmensberatung A.T. Kearney.

Produktionsfaktor Arbeit: Fachkräfte sind leichter zu finden

In einem Cluster wie Silicon Saxony ist es für Halbleiterproduzenten auch leichter, Fachkräfte – und damit den Produktionsfaktor Arbeit – zu finden. „Wir sehen, dass die generelle Standortattraktivität von Dresden nicht nur durch die Ansiedlung von Bosch, sondern auch den Invests der anderen Player weiterwächst. Das zieht Fachkräfte ins Silicon Saxony“, erklärt die Sprecherin der Dresdner Fabrik von Bosch, Julia Reimann.

Auf die Attraktivität des Clusters setzt sie, um in den kommenden Jahren zusätzlich zu ihren heute dort beschäftigten 700 Kollegen 800 weitere Prozess-, Produktions- und Instandhaltungsingenieure, Mathematiker, Softwareentwickler, Physiker, Chemiker und Mikrosystemtechniker anwerben zu können. Außerdem brauchen Halbleiterhersteller Fachkräfte auch ohne akademischen Abschluss, die Erfahrungen mit der Bedienung von Maschinen und der Führung von Anlagen in einem industriellen Umfeld haben.

„Um solche Mitarbeiter gewinnen zu können, braucht es am Standort eines Halbleiterwerks bezahlbaren Wohnraum, gute Schulen und ausreichend Kindergartenplätze“, berichtet Daniel Grabe von Semikron. „Durch die aktuell hohe Inflation und den Anstieg der Mietpreise in den vergangenen Jahren werden allerdings auch die Lebenshaltungskosten zu einem immer wichtigeren Standortfaktor“, ergänzt der Geschäftsführer des Nürnberger Mittelständlers, Bernd Enser. „Zumal die in Deutschland im internationalen Vergleich hohen Löhne und Lohnnebenkosten hiesige Halbleiterhersteller massiv herausfordern, wenn sie wettbewerbsfähig bleiben wollen.“

Warum immense Kosten für die Produktion von Speicherchips und Prozessoren anfallen

„Besonders groß ist der Lohnkostenanteil bei den Fertigungsschritten nach der Herstellung der Chips – also wenn Beschäftigte deren Funktionsfähigkeit testen oder sie zu mikroelektronischen Komponenten montieren“, ergänzt Jan-Peter Kleinhans von der Stiftung Neue Verantwortung. Bei Front-End-Fertigungsprozessen, also vor allem der Belichtung der Siliziumwafer und dem Aufbringen der Schaltkreise sei der Automatisierungsgrad dagegen inzwischen so groß, dass Lohnkosten als Standortfaktor nicht mehr die dominante Rolle spielen.

Dafür ist hier der Produktionsfaktor Kapital umso wichtiger. Dabei geht es um gewaltige Summen. Experten gehen davon aus, dass der Bau eines Werks, das Speicherchips und Prozessoren auf dem neuesten Stand der Technik fertigt, bis zu 20 Milliarden US-Dollar kostet und jedes Jahr zwei Milliarden Dollar Betriebskosten verursacht. Eine Fabrik für analoge Halbleiter – wie sie Semikron, Bosch oder Infineon herstellen – verschlingt bis zu fünf Milliarden Dollar und kostet im Betrieb rund 600 Millionen Dollar im Jahr.

Staatliche Subventionen fester Bestandteil für neues Halbleiterwerk

In Anbetracht dieses Finanzbedarfs sind staatliche Subventionen fester Bestandteil des Business Case eines neuen Halbleiterwerks, stellen die Berater von A.T. Kearney fest. Sie schätzen, dass die Total Cost of Ownership einer Fabrik, die mit 3.000 Beschäftigten jeden Monat 35.000 Wafer zu Chips mit ultradünnen Knoten von nur fünf Nanometern verarbeitet, in Europa um ein Drittel höher ist als in Südkorea, 43 Prozent höher als in Taiwan und ganze 63 Prozent über den Lebenszykluskosten des gleichen Werks in China liegt.

Standorte für die Chipfertigung konkurrieren daher international massiv über die Subventionen miteinander, die die Regierungen Halbleiterherstellern zahlen. Staaten unterstützen die Unternehmen sowohl mit direkten Zuschüssen wie mit Steuererleichterungen oder Land, das sie den Betrieben zu Vorzugspreisen verkaufen. Deutschland kann in diesem Wettlauf trotz der Investition von Intel nur bedingt mithalten. In der Halbleiterbranche heißt es, Intel-Chef Gelsinger hätte bei einem Besuch in Berlin im April 2021 öffentliche Fördermittel in Höhe von 40 Prozent seiner Investitionen gefordert.

Um das rechtlich möglich zu machen, will die Europäische Union mit dem am 8. Februar von der EU-Kommission vorgestellten „European Chips Act“ sogar ihr Beihilferecht ändern. Die Subventionen, die an Intel fließen, fehlen dann aber für die Förderung der Halbleiterbranche an anderer Stelle. „Denn nach dem Chips Act der EU muss ein Großteil der gewährten Fördermittel von dem Mitgliedsstaat kommen, in dem ein Halbleiterhersteller investiert“, erklärt Jan-Peter Kleinhans von der Stiftung Neue Verantwortung.

Finanzierung bleibt ein Zankapfel

Woher die öffentliche Hand in Deutschland die Fördermittel für Intel nehmen wird, bleibt abzuwarten. Fest steht: Schon bei der Finanzierung des bislang wichtigsten Förderinstruments für die Halbleiterbranche in der EU, dem derzeit anlaufenden Important Project of Common European Interest (IPCEI), klaffen bislang noch große Lücken im Haushalt von Bundeswirtschaftsminister Robert Habeck. Von den gut zehn Milliarden Euro, die er bräuchte, um alle Unternehmen zu fördern, die sich im Rahmen des IPCEI um Gelder beworben haben, hat ihm seine Kollege aus dem Finanzressort, Christian Lindner, bislang nur knapp die Hälfte bewilligt.

„Das ist ein massiver Standortnachteil“, ärgert sich Semikron-Geschäftsführer Bernd Enser. „Denn wenn die Umsetzung und Finanzierung von Förderprogrammen so schleppend und unbefriedigend läuft, sagen Unternehmen Projekte ab oder verlagern sie an andere Standorte.“ Wenn das Geld fehlt, reicht auch der größte politische Wille, Arbeit, Boden und Kapital im Sinne der Halbleiterbranche zu gestalten, als Standortvorteil nicht aus.

überarbeitet von Dietmar Poll