In der High-End-Halbleiterfertigung herrscht ein Mangel an hochreinem Kohlendioxid (CO2), einer wichtigen Chemikalie, die für die Chipproduktion unverzichtbar ist. Zuvor hatte die Branche gerade erst die Auswirkungen des Angebotsrückgangs bei Wolframhexafluorid (WF6) zu spüren bekommen. Nun ist auch der zweite Schlüsselstoff CO2 in eine potenzielle Versorgungskrise geraten, was am Markt Bedenken hinsichtlich einer Verknappung der Produktionskapazitäten für fortgeschrittene Prozesse in den kommenden Monaten auslöst.
Der Bericht zitierte die südkoreanischen Medien „The Elec“ mit der Aussage, dass die CO2-Rohstoffproduktion in großen Raffinerien und petrochemischen Anlagen aufgrund niedrigerer Betriebsraten koreanischer petrochemischer Unternehmen und anhaltender Unsicherheit über die Rohölversorgungsaussichten im Nahen Osten zurückgegangen sei. Rohes CO2 entsteht üblicherweise als Nebenprodukt in Raffinerien, petrochemischen Anlagen und der Wasserstoffproduktionsindustrie. Daher wirken sich Schwankungen in der vorgelagerten Rohöl- und Chemieproduktion direkt auf die Versorgung mit hochreinem CO2 nachgelagert aus.
In der modernen Halbleiterfertigung wird hochreines CO2 hauptsächlich in kritischen Reinigungsprozessen eingesetzt. Es kann entweder Rückstände und Verunreinigungen auf der Waferoberfläche in flüssiger Form lösen oder winzige Partikel, die tief in der Chipstruktur eingebettet sind, in Gasform wegblasen. Diese Eigenschaft sowohl des Auflösungs- als auch des Stripping-Effekts macht CO2 zu einem Schlüsselmedium, um die Sauberkeit der Waferoberfläche und -struktur sicherzustellen und die Ausbeute und Zuverlässigkeit zu verbessern.
Ein Verantwortlicher eines Gaslieferanten sagte gegenüber „The Elec“ unverblümt, dass die aktuelle Rohstoffsituation nicht den Bedarf aller Kunden decken könne: „Wir können nicht die Menge liefern, die die Kunden wollen, weil die Rohstoffe selbst nicht ausreichen.“ Er sagte auch, dass es fast keine realistischen und machbaren Möglichkeiten gebe, die CO2-Produktion kurzfristig schnell zu steigern. Vor diesem Hintergrund begannen nachgelagerte Halbleiterhersteller, Lagerbestände zu verbrauchen, und die Sicherheitsredundanz in jedem Glied der Lieferkette wurde kontinuierlich komprimiert.
In dem Bericht wurde darauf hingewiesen, dass führende koreanische Chiphersteller wie Samsung Electronics und SK Hynix ihre CO2-Vorräte in der Regel mindestens zwei Wochen lang lagern, ihre hochreinen CO2-Vorräte jedoch angesichts dieses knappen Angebots insgesamt unter die Sicherheitsgrenze von etwa einem Monat gefallen sind. Derzeit verbraucht Samsung etwa 1.800 bis 2.000 Tonnen hochreines CO2 pro Monat, während SK Hynix 600 bis 700 Tonnen pro Monat verbraucht. Angesichts der starken weltweiten Nachfrage nach High-Bandwidth-Speicher (HBM) und 3D-NAND lässt sich dieser Verbrauch nur schwer komprimieren.
Obwohl die Wafer-Produktionslinien der beiden Unternehmen weiterhin stabil laufen, warnen Brancheninsider, dass eine zu lange anhaltende CO2-Knappheit erhebliche Auswirkungen auf die Produktionskapazität von High-End-Verpackungschips haben könnte. Vor dem Hintergrund eines starken Anstiegs der weltweiten Nachfrage nach Rechenleistung für künstliche Intelligenz könnten die Chippreise weiter steigen, sobald das Angebot an fortschrittlichen Verpackungs- und Speicherchips schrumpft, was sich über Terminals wie Server, PCs und mobile Geräte auf die gesamte Technologiebranche übertragen wird.
Das knappe Angebot an CO2 steht dieses Mal im Einklang mit der vorherigen Situation bei WF6-Gas, die dazu führte, dass die damit verbundene Gasproduktion in Japan aufgrund der Reduzierung der Wolframrohstoffexporte durch China kurz vor dem Stillstand stand. Die sukzessiven Schwankungen der Versorgung mit Schlüsselmaterialien haben die Realität deutlich gemacht, dass die moderne Halbleiterfertigung in hohem Maße von komplexen Chemikalien und vorgelagerter Energie abhängt. Es hat auch die Schwachstellen in der globalen Chip-Lieferkette im Hinblick auf die Diversifizierung der Rohstoffquellen und die regionale Risikoabsicherung aufgedeckt. Die Branche prognostiziert, dass sich der Mangel an hochreinem CO2 von einem lokalen Problem zu einem systemischen Risiko entwickeln könnte, das die fortschrittlichen Fertigungs- und Verpackungsproduktionskapazitäten der Welt beeinträchtigt, wenn die Rohölsituation im Nahen Osten nicht so schnell wie möglich geklärt werden kann und die Raffinerie- und Chemiebetriebe in Südkorea nur schwer wieder zu erreichen sind.