Warum der KI-Boom die Chipknappheit verschärft – trotz TSMCs Fabrikoffensive

Die Nachfrage nach KI-Rechenleistung wächst schneller, als die gesamte Lieferkette für Halbleiter ausgebaut werden kann. Entscheidend ist: Es genügt nicht, nur mehr Wafer-Fabriken zu errichten. Für einen KI-Beschleuniger werden gleichzeitig modernste Logikchips, CoWoS-Advanced-Packaging und große Mengen spezialisierter Speicher benötigt. Fehlt Kapazität an nur einer dieser Stellen, bleiben komplette KI-Server knapp. TSMCs Bauprogramm mit rund 20 Fabriken ist daher außergewöhnlich groß, beseitigt den kurzfristigen Engpass aber nicht. 5

Mehr Fabriken lösen das Problem nicht sofort

TSMC baut 13 Fabriken in Taiwan sowie fünf bis sechs im Ausland. Diese Projekte werden jedoch über mehrere Jahre hinweg fertiggestellt und hochgefahren. Gleichzeitig steigt mit jedem KI-System der Bedarf an führender Chipfertigung, CoWoS-Packaging und Hochleistungsspeicher. Kapazität muss an all diesen Produktionsstufen nahezu zeitgleich verfügbar werden. Zusätzliche Wafer helfen wenig, wenn Packaging oder Speicher weiterhin fehlen. 5

CoWoS steht für „Chip on Wafer on Substrate“. Dabei werden Rechenlogik und Speicher besonders präzise in einem leistungsfähigen Chipmodul integriert – eine Schlüsseltechnik für viele KI-Chips, etwa für Prozessoren von Nvidia. Der Ausbau ist anspruchsvoll, weil der Prozess stark von Präzision und Ausbeute abhängt. 4

Arbeitskräfte und Infrastruktur werden zum Nadelöhr

Der Ausbau von Halbleiterkapazitäten scheitert nicht nur an Maschinen und Kapital. TSMC nennt für seine Expansion in Arizona ausdrücklich den Mangel an Bauarbeitern als Herausforderung. Dort soll die zweite Fabrik bald mit Anlagen ausgestattet werden; an der dritten wird gebaut, während Vorbereitungen für eine vierte Fabrik und die erste Advanced-Packaging-Anlage des Standorts laufen. 2

Auch in Taiwan sieht TSMC Engpässe bei qualifizierten Fachkräften und sorgt sich um die Wasserversorgung. Wenn viele Fabriken gleichzeitig entstehen, verschärft sich der Wettbewerb um Baukolonnen, Ingenieurinnen und Ingenieure, Zulieferer, Strom, Industrieflächen und Wasser. 1

TSMC setzt zwar KI auch in der eigenen Fertigung ein – etwa für Prozesssteuerung, bessere Auslastung von Anlagen, Fehlererkennung, Ausbeute und Produktionsplanung. Das kann aus vorhandenen Werkzeugen mehr verwertbare Chips herausholen. Neue physische Produktionskapazität ersetzt es jedoch nicht. Ein geplanter, drei Hektar großer Standort im Baipu Industrial Park in Kaohsiung soll zudem Tests und Qualifizierung von Materialien und Anlagen für Advanced Packaging beschleunigen; vorgesehen sind kleine Reinräume, Labore und Ausbildungskapazitäten. 6

Speicher und Packaging bleiben besonders knapp

KI-Rechenzentren brauchen nicht nur Prozessoren, sondern auch enorme Speichermengen – insbesondere Hochleistungsspeicher und andere Produkte für Rechenzentren. Diese Nachfrage wächst schneller, als Lieferanten qualifizierte Kapazitäten ergänzen können.

SK-Chef Chey Tae-won rechnet damit, dass der branchenweite Wafermangel noch vier bis fünf Jahre andauern könnte. Nach seiner Einschätzung lag das Angebot an Wafern mehr als 20 % unter der Nachfrage; die Knappheit könne deshalb bis etwa 2030 reichen. 56

SK prüft unterdessen zusätzliche Speicherinvestitionen im Ausland, darunter möglicherweise eine neue Anlage in Japan. Auch gemeinsame Produktion sowie Forschung und Entwicklung mit dem japanischen NAND-Spezialisten Kioxia stehen als Optionen im Raum. Beschlossene Investitionen sind das allerdings noch nicht. 9

Hohe Umsätze, aber auch hohe Risiken

Die Knappheit stützt derzeit das Wachstum der Chipbranche, macht sie aber zugleich anfällig für Verzögerungen bei Personal, Wasser, Energie, Ausrüstung und Packaging. Der Branchenverband SEMI erwartet, dass der weltweite Halbleitermarkt durch die Nachfrage nach KI-Infrastruktur bis 2030 einen Wert von mehr als 2 Billionen US-Dollar erreichen könnte. 10

Das ist jedoch eine Branchenprognose, keine Gewissheit. TSMC selbst hatte zuvor für 2030 einen globalen Halbleitermarkt von mehr als 1,5 Billionen US-Dollar in Aussicht gestellt. Die Differenz zeigt, wie stark langfristige Erwartungen von KI-Nachfrage, Preisen und dem Tempo beim Abbau der Lieferkettenengpässe abhängen. 4

Unterm Strich entsteht die Kapazitätskrise nicht trotz der Fabrikoffensive, sondern weil KI die Nachfrage gleichzeitig über viele schwer skalierbare Teile der Wertschöpfungskette hinweg beschleunigt. Neue Fabriken sind notwendig – doch bis Wafer, Packaging, Speicher, Energieversorgung und Fachpersonal gemeinsam Schritt halten, dürfte es dauern.