Halbleitertechnologie

Bewältigung komplexer Funktionen im Zeitalter der Konvergenz

09.10.2006 | Autor / Redakteur: (hh) /

In den zurückliegenden zehn Jahren hat die Halbleiterindustrie weltweit eine längere Phase durchgemacht, in der die Wachstumsraten gemessen an historischen Maßstäben eher moderat waren.

In den zurückliegenden zehn Jahren hat die Halbleiterindustrie weltweit eine längere Phase durchgemacht, in der die Wachstumsraten gemessen an historischen Maßstäben eher moderat waren. Während der Blütezeit dieses Industriezweigs war es großenteils der Revolution bei den Computern und in der Consumer-Elektronik zu verdanken, dass der Markt zwischen 1973 und 1996 durchschnittlich um 18% pro Jahr wuchs. Danach konnte selbst der Boom auf dem Internet- und Mobiltelefon-Sektor einen deutlichen Rückgang der Wachstumsraten nicht verhindern.

Eine langfristige Rückkehr zu den hohen Zuwachsraten der Vergangenheit ist höchst unwahrscheinlich. Dennoch macht die Branche zurzeit eine Reihe wichtiger und weit reichender Umgestaltungen durch, die das Fundament für eine erneute Zunahme des Wachstums in den kommenden zehn Jahren legen. Vorangetrieben wird dieses Wachstum durch zwei aktuelle Faktoren: Der eine ist das Aufkommen Chinas. Dieses Land wird – legt man die gegenwärtigen Trends zugrunde – binnen fünf Jahren zum größten Einzelmarkt für Halbleiterprodukte heranwachsen. Eine Folge dieses explosiven Zuwachses wird sein, dass sich chinesische Halbleiterunternehmen, die man heute noch nicht einmal kennt, rasch zu schlagkräftigen Global Playern mausern, die ähnlich den damaligen neuen Halbleiterunternehmen aus Taiwan, Korea und Singapur den Markt komplett umwälzen werden.

Die heutigen großen Halbleiterunternehmen müssen ihren Schwerpunkt deshalb in Richtung Osten verlagern, um auf China als Markt zu setzen und auch die Rolle dieser Nation als Dreh- und Angelpunkt für Forschung und Entwicklung zu nutzen, denn dazu wird China – daran besteht kein Zweifel – in den kommenden zehn Jahren sicher werden. Der zweite Wachstumsfaktor ist die zunehmende Verbreitung neuer Endgeräte, zu denen multimediafähige Mobiltelefone, Spielkonsolen und digitale Fernsehgeräte gehören. Gemeinsames Merkmal all dieser Geräte ist, dass sie einstmals separate Produkte und Funktionen in einer Box kombinieren, die nicht selten sogar auf einem einzigen Chip basiert.

Diese Konvergenz, also das Zusammenwachsen verschiedener Geräte, in denen Speicher- , Sicherheits- , Multimedia- , Mobilitäts- , Konnektivitäts- und Computerfunktionen auf einem Halbleiterbaustein vereint sind, birgt eine immense Wachstumschance für die weltweite Halbleiterindustrie. Consumer-Architekturen sind ihre Haupt-Zielrichtung. Um den Herausforderungen eines konsumentenorientierten Markts gerecht zu werden, bedarf es eines breiten Know-how-Spektrums und enormer Investitionen, denn nur so lassen sich die digitalen Plattformen für die benötigten komplexen Geräte realisieren. Die Folge wird eine beschleunigte Konsolidierung der Industrie sein. Verschiedene Akteure werden sich zusammentun, um gemeinsam die erheblichen Kosten für Forschung, Entwicklung und Produktion zu schultern.

Mehr Investitionen für die Halbleiterfertigung

Das Investitionsvolumen für eine neue Halbleiterfabrik, in der 12"-Wafer in 65-nm-Prozesstechnologie produziert werden können, beträgt derzeit etwa 4 Mrd. $. In zehn Jahren schon wird die Errichtung einer Fab für 18"-Wafer und Strukturabmessungen unter 32 nm voraussichtlich Finanzmittel zwischen 6 und 10 Mrd. $ verschlingen. Parallel dazu werden die Wechselwirkungen zwischen Prozess-Parametern und Schaltungsdesign immer kritischer, und eine enge Verflechtung zwischen den Prozessentwicklungs und IC-Design-Teams wird zu einem wichtigen Erfolgsfaktor werden. Ein weiterer entscheidender Aspekt ist die zunehmende Komplexität der Software für diese konvergierten Geräte. Um diese Komplexität zu bewältigen, müssen die Chiphersteller ihren Kunden helfen, ihre Markteinführungszeit zu verkürzen und ihre Kosten zu senken.

Von den Chipherstellern werden somit komplette Referenzdesigns gefordert, damit der Kunde in der Lage ist, künftige Produkte trotz ihrer großen Komplexität in einem vertretbaren Zeitrahmen auf den Markt zu bringen. Anders ausgedrückt: Die Halbleiterunternehmen dürfen sich nicht mehr darauf beschränken Systems-on-Chip anzubieten, sondern müssen sich über die Chip-Ebene hinaus orientieren. Sie müssen Komplettlösungen anbieten und das reine System-on-Chip durch ein „System-above-Chip“ ergänzen können. Letzteres bündelt alle für den Bau des endgültigen Produkts erforderlichen Funktionen einschließlich der Anwendungssoftware, der Produktionswerkzeuge und der Spezifikationen. Hinzu kommen immer kürzere Produkt-Lebenszyklen und die immer raschere Einführung von immer mehr Modellen durch die Gerätehersteller. So führte Nokia allein im ersten Halbjahr 2005 bis zu 34 neue Handys ein, während es im gesamten Jahr 2004 nur 25 waren.

All dies nimmt die Chiphersteller wesentlich stärker in die Pflicht, komplette Systemplattformen anzubieten, was wiederum die strategische Bedeutung der Halbleiter innerhalb der „Nahrungskette“ der Elektronikindustrie erheblich steigert. Wollen sie diese Herausforderung bestehen, müssen die Halbleiterunternehmen die von ihnen bedienten Märkte und Kunden wesentlich besser verstehen. Sie müssen die Systemanforderungen und Fertigungsprozesse ihrer Kunden kennen und zur Kooperation bereit sein, damit Wissen über Applikationen und Technologie sowie – was noch wichtiger ist – Ideen untereinander ausgetauscht werden können.

Kooperation mit Kunden und Partnern

Große Halbleiterunternehmen waren in der Vergangenheit sehr darauf bedacht, ihr Intellectual Property, also ihr geistiges Eigentum zu schützen. Die Gewinner von morgen werden sich einem komplexen und nicht vorhersagbaren Szenario gegenübersehen, in dem die Zusammenarbeit mit dem Kunden ein immer umfangreicheres Wissenspektrum voraussetzt, während gleichzeitig die Markteinführungszeiten mit jeder neuen Produktgeneration kürzer werden und die Aufwendungen für Forschung und Entwicklung wachsen. Halbleiterhersteller sollten Anreize für tief greifende kulturelle und organisatorische Umwälzungen schaffen, um das Thema Innovation offener und kooperationsorientierter anzugehen. In einer derart schnelllebigen Welt werden die künftigen Gewinner ihren Wettbewerbsvorteil daraus beziehen, dass sie auf sämtlichen Ebenen und unabhängig vom Standort auf möglichst kompetente Mitarbeiter setzen.

Schon heute bieten sich enorme Chancen für Halbleiterunternehmen, die es verstehen, mit ihren Partnern und Kunden zusammenzuarbeiten, um die komplexe Entwicklung digitaler Geräte im Zeitalter der Konvergenz zu beherrschen. Eins steht fest: die Herausforderungen sind nicht zu unterschätzen und lassen sich nicht allein durch Größenwachstum meistern. Der Erfolg wird vielmehr von fundiertem Wissen und der Fähigkeit zur Kooperation abhängen, zuallererst aber von der Flexibilität, sich auf das geänderte geschäftliche Szenario einzustellen.

Die Geschichte der Halbleiterindustrie war stets von unerwarteten Entwicklungen geprägt. In den kommenden Jahren wird es nicht anders sein.

STMicroelectronics, Tel. +49(0)89 460060

*Andrea Cuoma ist Chief Strategy & Technology Officer bei STMicroelectronics, Genf.

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