Die amerikanische Halbleiterlandschaft ist unglaublich stark.

In den letzten drei Jahren hat die USA die größte industrielle Umstrukturierung in der Geschichte rund um die Halbleiterbranche durchgeführt. Von den Subventionen des CHIPS Act über die Konkurrenz der einzelnen Bundesstaaten um die Einrichtung von Waferfabriken bis hin zur Erweiterung der Forschungs- und Entwicklungszentren durch die Konzernriesen - das Gesamtbild der amerikanischen Halbleiterindustrie ändert sich rasant. Die untenstehende Grafik der SIA (Semiconductor Industry Association), die das Ökosystem der amerikanischen Halbleiterindustrie darstellt, zeigt mit ihren dicht gepackten Punkten die Breite der Branche. Darin sind die Standorte für Forschung und Entwicklung (F&E), Anbieter von geistigem Eigentum und Chip-Design-Software, die Chip-Design-Firmen, die Halbleiterfertigung (Waferverarbeitung) sowie die Herstellungsstandorte von Halbleiterfertigungsausrüstung und -materialien aufgeführt.

Im Folgenden werden wir die räumliche Verteilung und die funktionale Arbeitsteilung der amerikanischen Halbleiterindustrie nach Bundesstaaten und Regionen systematisch analysieren.

(1) Kalifornien: Das weltweit größte integrierte Cluster für Design, Software, IP und Ausrüstung

Die meisten amerikanischen Fabless-Firmen sind in Kalifornien (CA) konzentriert. Mit San Jose - Santa Clara - San Diego als Hauptachse und Ausdehnungen nach Irvine, Los Angeles und Seattle bilden sie gemeinsam einen "Innovationskorridor für Rechenleistung", der GPU, KI, Mobilkommunikation und Server-SoCs abdeckt.

Die Situation der Halbleiter-Ökosystem-Verteilung in Kalifornien

In dieser Region sind fast alle einflussreichsten Chip-Design-Firmen angesiedelt, darunter NVIDIA, AMD, Broadcom, Qualcomm, Marvell, MediaTek, Silicon Labs, Synaptics, Cirrus Logic, Socionext, Navitas, Ampere, SiFive, Lattice Semiconductor und viele andere. Diese Fabless-Firmen sind die "Quelle des Lebens" für das amerikanische Chip-Innovationssystem.

Außer den Fabless-Firmen ist Kalifornien auch das globale Zentrum für EDA (Elektronische Designautomatisierung) und IP (geistiges Eigentum). Synopsys hat Niederlassungen in mehreren Städten im Silicon Valley, Cadence ist in San Jose und Boston angesiedelt, und Arm sowie Ansys befinden sich in San Jose. Sie bilden das absolute Zentrum der globalen Chip-Design-Toolkette und des IP-Ökosystems.

Zugleich hat Kalifornien auch systemische Vorteile im Bereich der Halbleiterausrüstung und -materialien. Die amerikanische Zentrale von ASML befindet sich im Silicon Valley, Lam Research hat Niederlassungen in Fremont und Livermore, Applied Materials ist in Santa Clara und Sunnyvale angesiedelt, und KLA hat ein Fertigungs- und Forschungs-Entwicklungs-Zentrum in Milpitas. Zusammen mit Materialanbietern wie Entegris, Coherent und Wacker Chemical bilden sie das umfassendste Ökosystem für fortschrittliche Fertigungsausrüstung in den USA.

Insgesamt bleibt Kalifornien der "Gehirn" der amerikanischen Halbleiterindustrie, der die vier Kernkontrollpunkte Algorithmen, Design, EDA, Ausrüstung und IP beherrscht und somit die Spitze der globalen Wertschöpfungskette festhält.

(2) Arizona: Das neue Zentrum für Waferfertigung in den USA (Doppelmotor TSMC + Intel)

In den letzten 20 Jahren hat sich das Schwergewicht der amerikanischen Waferfertigung von Kalifornien und Oregon nach Süden in den Bundesstaat Arizona (AZ) verlagert. Die Hauptgründe hierfür sind: die Sicherheit der Lieferkette (entfernt von Erdbebenzonen), eine flexiblere Umwelt- und Baupolitik sowie deutlich bessere Grundbedingungen wie Land und Stromversorgung. Darüber hinaus werden die Mittel des CHIPS Act vor allem in Arizona investiert.

Die Situation der Halbleiter-Ökosystem-Verteilung in Arizona

In Arizona ist die Fabrik von TSMC in Phoenix ein Kernstandort für fortschrittliche Fertigungsprozesse, das Intel-Werk in Chandler ist eines der wichtigsten Forschungs- und Entwicklungs-Zentren für fortschrittliche Prozesse in den USA, das Werk von Amkor in Peoria ist die größte OSAT-Stätte in den USA. Darüber hinaus haben IDM- und Fabless-Firmen wie NXP, onsemi, Analog Devices, Infineon, Marvell, Qorvo und Cirrus Logic in Arizona umfassende Standorte.

Besonders hervorzuheben ist, dass Arizona das umfassendste System für die Lieferung von Halbleitermaterialien in den USA aufweist, einschließlich wichtiger Materialanbieter wie SUMCO, Air Liquide, LCY Chemical, Sunlit Chemical, JX Nippon und Solvay. Die Fertigungsausrüstungskapazitäten werden von Unternehmen wie ASM, Applied Materials, Onto Innovation und Yield Engineering Systems abgedeckt, was ein komplettes Ökosystem für die Fertigungsausrüstung bildet. Die Forschungsfähigkeiten werden von der Arizona State University und der University of Arizona mit kontinuierlicher Personalkraft und Technologieunterstützung gewährleistet.

In den USA ist Arizona sozusagen der einzige Bundesstaat, der gleichzeitig über fortschrittliche Fertigungsprozesse (TSMC + Intel), OSAT (Amkor), ein Materialsystem, ein Ausrüstungssystem, IDM- und Fabless-Firmen sowie eine Universitätsagglomeration verfügt. Die USA bauen in Arizona eine "zweite Hsinchu Science Park" auf: Sie wollen die komplette Fertigungskapazität von fortschrittlichen Prozessen bis hin zur Systemverkapselung inländisch wiederherstellen und die geopolitischen Risiken der globalen Fertigungskette vermeiden. Dadurch soll Arizona in den nächsten 10 bis 20 Jahren zur Hauptachse der amerikanischen Waferfertigung werden.

(3) Texas: Das größte Zentrum für IDM, MCU und Automobil-Elektronik in den USA

Die Situation der Halbleiter-Ökosystem-Verteilung in Texas

Aus der geografischen Verteilung lässt sich erkennen, dass Marvell, MediaTek, Cirrus Logic, AMD, IBM, Silicon Labs und NVIDIA in Texas, insbesondere in Austin, Dallas und Allen, wichtige Designzentren eingerichtet haben. Im Gegensatz zu Kalifornien war Texas nicht der traditionelle Ursprungsort für Fabless-Firmen, hat aber dennoch zwei wichtige langfristige Vorteile:

• Ein komplettes und umfangreiches System für Automobilchips und Leistungschips (insbesondere in Richtung Elektromobilität und intelligente Energie)
• Hohe Nachfrage nach eingebetteten Anwendungen (dichte industrielle Basis in Bereichen wie Industrie, Energie, Öl, Strom und Fertigung)

Die Kernkräfte in Texas umfassen Texas Instruments (Dallas, Sherman und Richardson), Samsung (Austin und Taylor), NXP (Austin), GlobalWafers (Sherman) und Applied Materials (Austin).

Aufgrund dieser Struktur aus "Nachfrageantrieb" und "Fertigungsgrundlage" hat sich Austin allmählich zum zweiten wichtigsten Innovationspunkt für AI SoC, MCU, DSP und Automobilhalbleiter in den USA entwickelt. In den Bereichen Automobil, Stromversorgung und Energieinfrastruktur hat sich hier eine andere Technologiewachstumskurve als in Kalifornien entwickelt.

Es ist bemerkenswert, dass mit der Verlagerung von Tesla, Schwerlastwagen und Leistungselektronik nach Texas ein neuer Trend entsteht: Die Innovationsketten von Automobilleistung, eingebetteten Systemen, KI-Steuerung und MCU werden immer stärker miteinander verknüpft, was Texas von einem "Nebenrollenspieler" zu einem unverzichtbaren neuen Wachstumspol in der amerikanischen Halbleiterlandschaft macht.

(4) Der Nordosten: Ein Spitzenforschungskorridor für Forschung und F&E

Der "Nordost-Technik-Korridor", der sich von New York über Massachusetts bis nach New Jersey erstreckt, ist die am dichtesten mit Forschungsaktivitäten besetzte Halbleiterregion in den USA. Hier sind die MIT (Massachusetts Institute of Technology), die Harvard University, die Boston University, die Northeastern University, die Cornell University, die RPI (Rensselaer Polytechnic Institute), das SUNY (State University of New York), die Columbia University, die New York University sowie das IMEC USA (Experimentelles Zentrum in Nordamerika) und das NY CREATES (gemeinsames Forschungs-Entwicklungs-Programm von IBM, Micron, Applied Materials und TEL) angesiedelt.

Auch die Unternehmensagglomeration deckt die Kerntechnologieketten ab. IBM hat in Albany und Yorktown Heights wichtige Forschungs-Entwicklungs-Zentren, die sich auf die Weiterentwicklung der Halbleitertechnologie konzentrieren. GlobalFoundries hat in Malta eines der größten Waferfertigungsstandorte in den USA, der wichtige Fertigungskapazitäten bietet. Darüber hinaus sind in Boston und der Umgebung zahlreiche Design- und Spezialchipunternehmen wie Analog Devices (ADI), Skyworks in Andover sowie MACOM, Qorvo, Marvell und MediaTek angesiedelt, die zusammen eine starke Cluster im Bereich der analogen, RF- und Verbindungschips bilden. Schließlich hat Micron auch in New York einen Standort für fortschrittliche Fertigung.

Die Situation der Halbleiter-Ökosystem-Verteilung in New York und New Jersey

Die Situation der Halbleiter-Ökosystem-Verteilung in Massachusetts

Dieser Forschungsbereich erstreckt sich tatsächlich nach Norden bis nach Connecticut und Vermont und nach Süden bis nach Delaware, Washington D.C., Maryland und Virginia, was einen kompletten nordöstlichen Forschungskorridor für Lithografieausrüstung, Materialwissenschaft, Verteidigungs-Elektronik und Universitätsforschung bildet. Beispielsweise hat Connecticut wichtige Kräfte in der Lithografie und Materialwissenschaft wie ASML und die University of Connecticut. Maryland hat Forschungsaktivitäten in der militärischen Elektronik und Kommunikation, wie Northrup Grumman, Skyworks und die Johns Hopkins University. Delaware hat ein spezielles Fertigungssystem mit DuPont Semiconductor Technologies, der University of Delaware und Coherent. Vermont hat das GlobalFoundries Essex Junction, eine Plattform für die vollständige Fertigungsprozesse.

Die Situation der Halbleiter-Ökosystem-Verteilung in Connecticut, Vermont, Delaware, Washington D.C., Maryland und Virginia

Dieser Forschungskorridor umfasst auch die Bundesstaaten New Hampshire und Rhode Island in der New England-Region. In New Hampshire sind Verteidigungs-Elektronik- und RF-IDM-Unternehmen wie BAE Systems, onsemi, Allegro, pSemi und Skyworks angesiedelt. In Rhode Island bilden die Brown University, onsemi und Infineon ein kooperatives System aus "Material + Leistungshalbleiter + Universitätsforschung", was die Verbindung zwischen der Verteidigungs-Elektronik, Leistungselektronik und der Forschungsfähigkeit in der Nordostregion noch stärker macht.

Der "Nordost-Forschungskorridor" kann sich auch nach Süden bis nach Pennsylvania erstrecken, was ein komplettes "Mittelatlantisches Forschungssystem" bildet. Auf der Ebene der Universitätsforschung bilden die University of Pennsylvania, die Carnegie Mellon University, die University of Pittsburgh, die Pennsylvania State University und der Mid-Atlantic Nanotechnology Hub ein ganzheitliches Forschungsystem für Materialien, EDA, Nanodevices, optische Kommunikation und integrierte Systeme. Auf der Materialseite bilden Unternehmen wie EFC Gases & Advanced Materials, Wacker Chemical, EMD und IQE eine Lieferkette für Siliziumwafer, hochreine Materialien und Epitaxiematerialien. In der Fertigung und IDM-Richtung übernehmen Unternehmen wie die japanische Mitsubishi Semiconductor, Coherent, Infinera und onsemi spezielle Fertigungs- und optische Kommunikationsbauelementefertigungsaufgaben. Ansys und Cadence bilden die Forschungs-Entwicklungs-Kräfte für IP und EDA, und Broadcom hat auch hier eine Fabless-Geschäftseinheit. Gemeinsam treiben sie die Entwicklung des Nordostkorridors in Richtung "Material + EDA + IDM + optische Kommunikation + Universitätsforschung" voran.

Die Situation der Halbleiter-Ökosystem-Verteilung in Pennsylvania

Der Nordostkorridor ist kein traditionelles Fertigungszentrum