TSMC dominiert seit Langem den Markt für Chip-Foundries. Unabhängig von Foundry-Technologie oder Produktionsgröße zählen alle Unternehmen zu den führenden Anbietern. In letzter Zeit häufen sich jedoch Meldungen über „Veränderungen im Chip-Foundry-Markt“ und darüber, dass Samsung TSMC ablösen könnte.

Der Grund dafür ist, dass Samsung auf der erst vor kurzem stattgefundenen IEEE ISSCC International Solid-State Circuit Conference den weltweit ersten 3-nm-Chip vorgestellt hat.

Darüber hinaus nutzt der von Samsung vorgestellte Chip nicht nur die fortschrittlichste Prozesstechnologie, sondern verbessert auch die GAAFET-Technologie (Surround Gate Field Effect Transistor) von TSMC.

Vereinfacht gesagt, verwenden TSMC und Samsung derzeit die FinFET-Technologie (Fin Field Effect Transistor) für die Herstellung von 5-nm-Chips. Die in Samsungs 3-nm-Chips eingesetzte GAAFET-Technologie gilt als Weiterentwicklung der FinFET-Technologie.

Der Vorteil dieser Technologie liegt in ihrer hervorragenden Struktur, und Chips, die die FinFET-Technologie verwenden, können mehr Transistoren aufnehmen.

Die GAAFET-Technologie vereint die Vorteile der FinFET-Technologie und optimiert die Transistoren auf dem Chip für eine maximale Energieausnutzung. Dadurch werden Energieeinsparungen und eine geringere Wärmeentwicklung erzielt.

Laut offiziellen Angaben von Samsung weisen 3-nm-Chips mit GAAFET-Technologie einen um 50 % geringeren Stromverbrauch und eine um 30 % höhere Leistung auf als 3-nm-Chips mit FinFET-Technologie.

Sollten die von Samsung angegebenen Daten zutreffen, werden Samsungs 3-nm-Chips mit GAAFET-Technologie die TSMC-Chips aus derselben Zeit mit Sicherheit übertreffen. Samsungs Ziel, TSMC zu überholen und zum weltweit führenden Chiphersteller aufzusteigen, könnte innerhalb der nächsten zwei Jahre erreicht werden.

TSMC hat jedoch auch Alternativen. Bekanntlich ist TSMC seit jeher stolz auf seine herausragende Technologie. Angesichts der drohenden Konkurrenz von Samsung hat TSMC seine Entwicklungsarbeit beschleunigt und technologische Verbesserungen an seinen Chips vorgenommen.

Laut taiwanesischen Medienberichten wird TSMC mit der japanischen Chipindustrie zusammenarbeiten, um gemeinsam die Entwicklung von 2-nm-Chips voranzutreiben. Obwohl Japan keine hochmodernen Wafer-Foundries besitzt, nimmt es eine sehr wichtige Position in der vorgelagerten Wertschöpfungskette fortschrittlicher Technologien ein.

Nehmen wir EUV-Lithografiemaschinen als Beispiel, die vor allem japanischen Anwendern bekannt sind. Wie wir alle wissen, ist ASML das einzige Unternehmen weltweit, das EUV-Lithografiemaschinen herstellen kann. Vielen ist jedoch nicht bewusst, dass ASML auf die Unterstützung japanischer Unternehmen angewiesen ist und es daher unmöglich wäre, eine solche Maschine zu bauen.

Japanische Unternehmen spielen in vielen Bereichen der EUV-Lithografiemaschinenherstellung eine wichtige Rolle. Tokyo Electronics beherrscht den Markt für Beschichtungs- und Entwicklungsanlagen für Fotolithografiemaschinen vollständig. Lasertec Corp. ist zudem weltweit das einzige japanische Unternehmen, das Inspektionsgeräte für EUV-Masken herstellt. Auch beim Fotolackabsatz sind japanische Hersteller mit Abstand führend.

Für TSMC, das auf der soliden technischen Basis der japanischen Halbleiterindustrie aufbaut, wird die Forschung und Entwicklung neuer Technologien mit halb so viel Aufwand deutlich effektiver sein. Auch Japan freut sich auf die Zusammenarbeit mit TSMC. Bereits 2020 reichte Japan TSMC die Hand und lud das Unternehmen ein, in Japan eine hochmoderne Chipfabrik zu errichten.

Darüber hinaus hat Japan lokale Chipausrüster wie Tokyo Electronics, Canon und SCREEN zu einem gemeinsamen Forschungs- und Entwicklungsteam zusammengeführt. Ziel ist es, Mitte dieses Jahres Halbleiterfertigungstechnologien der nächsten Generation jenseits der 2-nm-Technologie zu etablieren. Die beteiligten Unternehmen werden dazu verpflichtet, Testproduktionslinien einzurichten, um entsprechende Feinbearbeitungs- und Reinigungstechnologien zu entwickeln. Japan ist für diese Kooperation bestens gerüstet.

Wie bereits von TSMC angekündigt, wird das Unternehmen beim 2-nm-Prozess die MBCFET-Technologie (Multi-Bridge Channel Field Effect Transistor) einsetzen, eine Variante der GAAFET-Technologie. Die Produktion soll 2023 in kleinem Umfang anlaufen und sich ab 2024 flächendeckend durchsetzen. Diese Technologie ist fortschrittlicher als Samsungs 3-nm-GAAFET-Technologie.

Neben Samsung und TSMC hat auch der Chipgigant Intel den Markt für Chipfertigung im Visier. Kurzfristig gesehen ist Intel jedoch im Vergleich zu Samsung und TSMC noch deutlich im Nachteil.

Der intensive Dialog zwischen Samsung und TSMC wird in den nächsten fünf bis zehn Jahren das häufigste Bild auf dem Chip-Foundry-Markt sein.