Laut einem aktuellen Forschungsbericht des Marktforschungsinstituts „Counterpoint“ wird die globale Gießereiindustrie 2020 die Erwartungen übertreffen und einen Umsatz von 82 Milliarden US-Dollar erzielen, was einem deutlichen Anstieg von 23 % gegenüber dem Vorjahr entspricht. Für 2021 wird ein weiteres Wachstum um 12 % auf 92 Milliarden US-Dollar erwartet.

Der Bericht hebt hervor, dass der substanzielle Aufschwung des globalen Wafer-Foundry-Marktes von 2020 bis 2021 hauptsächlich auf das weiterhin sehr positive Industrieumfeld zurückzuführen ist. Ereignisse wie die COVID-19-Pandemie, der Handelskonflikt zwischen China und den USA und andere Faktoren veranlassten nachgelagerte Hersteller, ihre Lagerbestände aufzustocken. Dies führte zu einem Anstieg der Wafer-Bestellungen und einer rasanten Entwicklung fortschrittlicher Prozesstechnologien. Gleichzeitig agiert die gesamte Branche rationaler hinsichtlich des Ausbaus der Produktionskapazitäten. Zweitrangige Foundry-Unternehmen sind weniger bereit, neue Fabriken zu errichten, um ihre Produktionskapazitäten zu erhöhen. Stattdessen sind sie eher bereit, die Wafer-Preise anzuheben, um die Marktnachfrage zu befriedigen.

Allein Apple verbraucht 53 % der weltweit produzierten 5-nm-Wafer.

Im Jahr 2020 gingen die fortschrittlichsten 5-nm-Prozesstechnologien von TSMC und Samsung in die Massenproduktion. Apples A14 und M1, Qualcomms Snapdragon 888 und Huaweis Kirin 9000-Serie nutzen diese Technologie. Aufgrund des US-Embargos konnte TSMC jedoch ab dem 15. September 2020 keine Chips mehr für Huawei produzieren. Es wird erwartet, dass Huawei Mitte 2021 nicht mehr zu den Kunden von 5-nm-Wafern gehören wird. Damit sind Apple und Qualcomm die größten Abnehmer dieser Technologie.

Laut Schätzungen im „Counterpoint“-Bericht werden die weltweiten Auslieferungen von 5-Nanometer-Wafern im Jahr 2021 5 % der 12-Zoll-Wafer ausmachen – ein deutlicher Anstieg gegenüber weniger als 1 % im Jahr 2020. Apple wird 2021 der größte Abnehmer von 5-Nanometer-Wafern sein. Ein einziges Unternehmen hält 53 % des globalen Marktanteils, und alle Aufträge werden von TSMC abgewickelt. Zusätzlich zum A14-Prozessor der iPhone-12-Serie und dem neu eingeführten M1-Prozessor in Mac-Produkten wird Apple voraussichtlich 2021 eine neue Generation von A14X- oder A15-Prozessoren im 5-Nanometer-Verfahren vorstellen. Darüber hinaus sind M1X- und sogar M2-Prozessoren geplant, die Apples Nachfrage nach Produktionskapazitäten für 5-Nanometer-Wafer weiter steigern werden.

Markterwartungen zufolge wird Apples iPhone 13-Serie aus dem Jahr 2021 voraussichtlich auf Qualcomms Snapdragon-Wafer mit 24 % Nanometer-Prozesstechnologie zurückgreifen.

Samsung wird voraussichtlich der drittgrößte Abnehmer von 5-nm-Wafern weltweit sein und einen Marktanteil von 5 % erreichen. Ende 2020 brachte Samsung den Exynos 1080 auf den Markt, einen 5-Nanometer-Prozessor, der speziell für chinesische Smartphone-Hersteller entwickelt wurde und seitdem in der vivo X60-Serie zum Einsatz kommt. Anfang 2021 folgte der Exynos 2100, ebenfalls ein 5-Nanometer-Prozessor, der in Samsungs eigener Galaxy S21-Serie verbaut wird. Es wird erwartet, dass Samsung Ende 2021 eine neue Prozessorgeneration ähnlich dem Exynos 1080 und dem Exynos 2100 vorstellen wird. Gerüchten zufolge könnte Samsung angesichts des Erfolgs von Apples selbstentwickeltem ARM-Architektur-Prozessor M1 im PC-Markt Apples Beispiel folgen und einen Exynos-PC-Prozessor mit ARM-Architektur auf den Markt bringen, der möglicherweise ebenfalls im 5-Nanometer-Verfahren gefertigt wird.

Der Prozessorhersteller AMD profitiert vom rasanten Wachstum seines Marktanteils im PC-Bereich und treibt die Weiterentwicklung seiner Prozessortechnologie voran, um im Wettbewerb mit Intel weiter zu bestehen. Laut vorliegenden Daten plant AMD die Markteinführung eines Zen4-Prozessors auf Basis des 5-Nanometer-Verfahrens von TSMC im Jahr 2021. Die Kernanzahl könnte dabei auf über 64 steigen. Unter diesen Umständen prognostiziert „Counterpoint“, dass AMD im Jahr 2021 einen Marktanteil von 5 % am 5-nm-Wafer-Volumen erreichen wird.

Darüber hinaus prognostiziert „Counterpoint“, dass NVIDIA und MediaTek 2021 jeweils 3 % bzw. 2 % der Wafer für den 5-nm-Prozess erhalten werden. Gerüchten zufolge plant NVIDIA die Markteinführung einer neuen GPU mit AdaLovelace-Architektur im 5-nm-Verfahren im Jahr 2021, die möglicherweise von TSMC gefertigt wird. Auch MediaTek erwartet, noch vor Ende 2021 den Dimensity-2000-Prozessor mit 5G-Technologie im 5-nm-Verfahren auf den Markt zu bringen. Da NVIDIA und MediaTek jedoch bis Ende 2021 neue Produkte vorstellen werden, dürfte die Anzahl der verfügbaren Wafer für den 5-nm-Prozess relativ begrenzt sein.

7. Die Kundenanwendungen von Nanometerprozessen diversifizieren sich weiterhin.

Neben der Forschung zum 5-Nanometer-Prozess behandelt der Bericht auch den 7-Nanometer-Prozess. Er hebt hervor, dass aufgrund der höheren Anforderungen an Leistung und Energieverbrauch von 5G-Mobiltelefonen die Hauptabnehmer von 5-nm-Wafern Smartphone-Chiphersteller sind. Im Vergleich dazu sind die Anwendungsbereiche von Prozessoren oder Chips, die mit der 7-Nanometer-Prozesstechnologie (einschließlich N7, N7+ und N6) hergestellt werden, vielfältiger und umfassen KI, CPUs, GPUs, Basisfrequenzprozessoren und Elektronikprozessoren für die Automobilindustrie. Daher gibt es mehr Abnehmer für 7-nm-Wafer, wodurch der 7-nm-Prozess auch kostengünstiger als der 5-nm-Prozess ist.

Der Bericht hob abschließend hervor, dass die weltweiten Waferlieferungen im 7-Nanometer-Verfahren 2021 11 % der 12-Zoll-Wafer ausmachen werden. Smartphones werden dabei nur 35 % der 7-nm-Wafer verbrauchen, der Großteil entfällt auf CPUs und GPUs von Herstellern wie AMD und NVIDIA. AMD wird mit einem Anteil von 27 % Marktführer sein, gefolgt von NVIDIA mit 21 %. Qualcomm belegt mit 12 % den dritten Platz, MediaTek mit 10 % den vierten. Intel folgt mit 7 % auf Platz fünf, dicht gefolgt von Apple und Broadcom mit jeweils 6 %, Samsung mit 5 % und Xilinx mit 2 %.

Hierbei ist zu beachten, dass Intels Forschung und Entwicklung im Bereich des 7-Nanometer-Prozesses laut aktuellen Meldungen zwar bedeutende Fortschritte erzielt hat, die Auslieferung entsprechender Chips an Kunden jedoch frühestens 2023 erfolgen dürfte. „Counterpoint“ wies in einem Bericht darauf hin, dass die Auslastung der 5-Nanometer-Prozesskapazitäten von TSMC und Samsung aufgrund leistungsstärkerer 5G-Smartphones im Jahr 2021 auf über 90 % steigen wird. Die durchschnittliche Auslastung der 7-Nanometer-Prozesskapazitäten wird hingegen zwischen 95 % und 100 % liegen. Aufgrund der weiterhin knappen Kapazitäten im 7-Nanometer-Prozess wird es für Chiphersteller und Gerätehersteller mit neuen Anforderungen wie kundenspezifischen Halbleitern (ASICs) und Arm-basierten Prozessoren derzeit schwierig sein, zusätzliche Kapazitäten zu erhalten.

Die Gießereipreise werden 2021 ein zweistelliges Wachstum verzeichnen.

Der Bericht hob außerdem hervor, dass die Nachfrage nach Chips wie Power-Management-ICs, Panel-Treiber-ICs, Leistungskomponenten und CMOS-Bildsensoren, die hauptsächlich in 8-Zoll-Wafer-Foundries gefertigt werden, aufgrund der starken Nachfrage in den Märkten für Unterhaltungselektronik und Automobilelektronik seit der zweiten Jahreshälfte 2020 sprunghaft angestiegen ist. Dies, gepaart mit dem derzeitigen Mangel an Produktionsanlagen für 8-Zoll-Wafer, hat die Expansion dieser Fabriken eingeschränkt und zu einem anhaltenden Engpass bei den globalen Produktionskapazitäten für 8-Zoll-Wafer geführt. Darüber hinaus ist nach einigen Umstellungen von 8-Zoll- auf 12-Zoll-Wafer zu erwarten, dass es zukünftig auch bei den 12-Zoll-Wafern zu Engpässen kommen könnte. Dies wird es erschweren, das Problem der Angebotsüberschreitung bei Chips im Jahr 2021 zu lösen.

Aufgrund der hohen Nachfrage und der gestiegenen Rohstoffpreise haben Wafer-Foundries ihre Preise erhöht, und die Lieferzeiten verlängern sich. Laut Bericht verlängerten sich die Lieferzeiten für einige Standardchips seit Ende 2020 auf über ein halbes Jahr. Um dem Überangebot entgegenzuwirken, erhöhten Unternehmen wie TSMC und UMC die Preise für 8-Zoll-Wafer seit dem dritten Quartal 2020 um 10–20 %. Auch andere Wafer-Foundries wie GlobalFoundries und World Advanced zogen nach und erhöhten ihre Preise für 8-Zoll-Wafer um 10–15 %. Im Dezember 2020 kündigte TSMC an, den Mengenrabatt für 12-Zoll-Wafer ab 2021 abzuschaffen. Dies betrifft Wafer mit Strukturgrößen von 7, 10, 28, 40 und 55 Nanometern. Es handelt sich dabei um eine versteckte Preiserhöhung. Darüber hinaus kursieren Gerüchte, dass UMC und World Advanced Micro Devices aufgrund der weiterhin hohen Produktionsauslastung eine zweite Preiserhöhung von 10 bis 15 % vorbereiten. UMC informierte außerdem seine Kunden, die 12-Zoll-Wafer herstellen, dass sich der Lieferzyklus um etwa einen Monat verlängern wird.

Angesichts der oben genannten Marktbedingungen und der aktuell starken Nachfrage prognostiziert der „Counterpoint“-Bericht für die gesamte Wafer-Foundry-Branche ein zweistelliges Wachstum im Jahr 2021, sowohl bei den Wafer-Lieferungen als auch bei den Wafer-Preisen. Obwohl die Foundry-Branche nicht so konjunkturabhängig ist wie die Speicherindustrie, werden die derzeit hohen Lagerbestände zur Normalität werden, sollten die COVID-19-Pandemie und die globalen Handelsspannungen nicht beigelegt werden können. Prognosen werden dann einer der Hauptfaktoren sein, der die Marktnachfrage beeinflusst.

Die Auslagerung der IDM-Fertigung nimmt weiter zu und kurbelt so das Wachstum der Wafer-Foundry-Industrie an.

Der „Counterpoint“-Bericht führte schließlich auch die Prognose des niederländischen Halbleiteranlagenherstellers ASML für die Auslieferung von EUV-Lithografiemaschinen sowie die Investitionsausgaben von TSMC für das Gesamtjahr 2021 als Indikatoren für den Erfolg der globalen Halbleiterindustrie an. TSMC gab auf seiner Konferenz zum vierten Quartal 2020 bekannt, dass die Investitionsausgaben im Jahr 2021 voraussichtlich 25 bis 28 Milliarden US-Dollar erreichen werden, was auf das Wachstum im Smartphone- und Hochleistungsrechnersektor zurückzuführen ist.

Aufgrund der anhaltenden Verzögerungen bei der Massenproduktion von Intels 7-Nanometer-Prozess und des zunehmenden Wettbewerbsdrucks durch AMD im PC-Markt könnte Intel die Produktion eines Teils seiner CPU/GPU-Sparte im Jahr 2021 auslagern. TSMC und Samsung bereiten sich aktiv auf den Wettbewerb um diese Aufträge vor. Daher könnten TSMC und Samsung im Jahr 2021 mit dem Ausbau ihrer Produktionskapazitäten für 5-nm- und 3-nm-Prozesstechnologien beginnen. Zudem beschleunigt sich der Trend zur Produktionsauslagerung bei IDM-Herstellern, und globale IC-Lieferanten verfolgen dieses Modell, um ihre Gewinne weiter zu steigern. Diese Entwicklung macht es möglich, dass neben Intel bis Ende 2021 auch Sonys CMOS-Bildsensoren und Renesas Electronics' MPU-Chips ausgelagert werden.

Aufgrund der oben genannten Faktoren wird erwartet, dass die Umsätze der Wafer-Foundry-Industrie auch 2021 weiter steigen werden. Ein solches Wachstum hat es seit dem Platzen der Internetblase im Jahr 2000 nicht mehr gegeben. Da IDM-Hersteller zudem ihr Outsourcing um 100 Millionen Yuan erhöhen, prognostiziert der Bericht, dass der Gesamtmarkt für Wafer-Foundry-Dienstleistungen ab 2022 bis 2023 die Marke von 100 Milliarden US-Dollar überschreiten wird. TSMC und Samsung werden aufgrund ihrer Technologie, ihres Kapitals und ihrer starken Marktstellung weiterhin bedeutende Wettbewerbsvorteile behaupten.