Es gibt Dinge, die man erst dann zu schätzen lernt, wenn sie nicht mehr zur Verfügung stehen. Halbleiter-Produkte zum Beispiel. Denn als Ende 2020 der Nachschub in diesem Segment wegen Corona und gestörter Lieferketten unterbrochen wurde, war in vielen Bereichen des täglichen Lebens plötzlich Stillstand. Von jetzt auf gleich, ohne jede Vorwarnung.
Selbst Autos konnten oft nicht mehr ausgeliefert werden, unabhängig davon, ob sie mit einem Verbrennungsmotor oder einem Elektroantrieb ausgestattet waren. Kein Wunder, denn moderne Fahrzeuge enthalten mehr digitale Technik als viele Computer, mit denen heutige Konstrukteure aufgewachsen sind.
Hochmoderne Technik hinter Backsteinmauern
In Zahlen: „Ein Pkw, der vor etwa 15 Jahren vom Band rollte, war mit bis zu 1.000 Halbleiter-Elementen bestückt“, sagt Focko Meier. „In einem modernen Fahrzeug der gehobenen Mittelklasse sind es ungefähr zehnmal so viele, je nach Ausstattung auch mehr.“
Meier muss es wissen, er arbeitet als Fertigungsleiter bei Nexperia in Hamburg. Das Werkgelände im Stadtteil Lokstedt liegt in direkter Nähe zu den Gründerzeitvillen von Eimsbüttel und vermittelt den Eindruck klassischer Büroarchitektur aus dem vergangenen Jahrhundert, aber der Eindruck ist irreführend. Die mehrstöckigen Backsteingebäude beherbergen eine hochmoderne Produktionstechnik, die Nexperia international zu einem der wichtigsten Player dieser Branche gemacht hat.
Die weltweit größte Produktionsstätte dieser Art
Nexperias Deutschland-Chef Achim Kempe: „Wir fertigen derzeit rund 100 Milliarden sogenannte diskrete Halbleiter im Jahr. Das ist ungefähr ein Viertel der gesamten weltweiten Produktion. Unser Werk in Hamburg ist die weltweit größte Produktionsstätte für Kleinsignal-Dioden und Transistoren.“
Diskrete Halbleiter sind die Basis-Elemente der Halbleiter-Industrie. Zu dieser Gruppe gehören unter anderem Widerstände, Induktoren, Kondensatoren und die bereits erwähnten Transistoren und Dioden. Im Gegensatz zu komplexen integrierten Schaltungen werden sie in Anwendungen verwendet, um eine elementare elektronische Funktion auszuführen. Daher gelten sie auch als „essenziell“. Kempe vergleicht sie mit den allgegenwärtigen Schrauben und Muttern, die im konstruktiven Bereich zum Einsatz kommen.
Der Bedarf wächst unaufhörlich
Der Bedarf ist enorm, was vor allem mit der zunehmenden Digitalisierung aller Lebensbereiche zu tun hat. Fachleute erwarten, dass der weltweite Umsatz im Bereich der diskreten Halbleiter im Jahr 2024 auf etwa 37,13 Milliarden Euro steigen wird. 2017 lag er noch bei rund 20,86 Milliarden Euro.
Das Jahr 2017 markiert übrigens einen wichtigen Meilenstein in der 100-jährigen Geschichte des Hamburger Unternehmens, denn damals entstand die Firma Nexperia in ihrer heutigen Form. Bis dahin war sie ein Geschäftsbereich des börsennotierten Halbleiterherstellers NXP Semiconductors, doch 2017 beschloss der Vorstand, diese Sparte auszugründen.
Millionen-Investment in den Standort Hamburg
In den folgenden Jahren investierte Nexperia eine Gesamtsumme von mehr als 240 Millionen Euro in den Standort Hamburg. Dieses Investment brachte nicht nur die technologische Infrastruktur der Lokstedter Fertigung auf den neuesten Stand, sondern ermöglichte auch eine Erhöhung der Belegschaft von seinerzeit 950 auf aktuell rund 1.600 Beschäftigte. Ein Großteil dieses Wachstums vollzog sich ab 2019, als Nexperia von Wingtech Technology übernommen wurde, einem chinesischen Elektronikkonzern, der 2006 entstand und an der Börse in Schanghai gelistet ist. Mittlerweile hat Nexperia, dessen Hauptsitz in den Niederlanden liegt, über 14.000 Mitarbeiter in den USA, Europa und Asien.
Die Ursprünge des Unternehmens liegen jedoch deutlich weiter zurück, nämlich im Jahr 1924. Damals begann die Firma Röntgenmüller hier mit der Fertigung von Vakuum- röhren, die unter dem Markennamen Valvo bekannt wurden. 1927 wurde das Werk dann ein Teil des niederländischen Elektronikkonzerns Philips und konzentrierte sich zunächst auf die Herstellung von Vakuumröhren, die man für die Radiotechnologie brauchte.
Die Erfindung des Transistors änderte alles
Doch die Welt der Elektronik stand kurz vor einer Revolution – 1947 wurde im US-Bundesstaat New Jersey der erste Transistor entwickelt, und damit brach eine neue Ära an: Transistoren boten gegenüber den gläsernen Vakuumröhren etliche Vorteile, denn die damit gebauten Geräte waren kleiner, zuverlässiger und nicht so energiehungrig wie die alten Röhrenradios.
Das Team in Hamburg erkannte schnell das Potenzial der neuen Technologie; bereits 1953 begann das Unternehmen mit der Entwicklung eigener Transistoren und Dioden. 1957 startete die erste Großserienfertigung von Transistoren in Hamburg, und heute zählt die Hansestadt zu den weltweit führenden Standorten für die Entwicklung und Herstellung von Halbleiterkomponenten.
Kontinuierliche Prozessoptimierung
„Ein Schlüsselelement unseres Erfolgs ist die kontinuierliche Steigerung der Fertigungseffizienz“, erklärt Prozess-Ingenieur Sven Zastrau bei einem Rundgang. „Die Produktion von Halbleitern, insbesondere die Herstellung von Wafern, ist ein hochkomplexer Prozess, der Präzision und Zuverlässigkeit erfordert. Und wir haben diesen Prozess Schritt für Schritt perfektioniert.“
Wafer sind dünne Scheiben aus Halbleitermaterial wie Silizium, die als Basis für die Fertigung von Bauelementen der Mikroelektronik dienen. Die Scheiben werden aus einem einzelnen, kristallinen Halbleiterstrang gesägt und anschließend poliert, um sie für den Herstellungsprozess von Mikrochips vorzubereiten.
Rund 500.000 Bauteile pro Scheibe
Zastrau deutet auf einen unscheinbaren Behälter mit Siliziumscheiben, die auf den nächsten Bearbeitungsschritt warten. „Kostbare Fracht“, sagt er. „Für den Gegenwert von zwei vollen Boxen könnten Sie sich ein schönes Auto kaufen. Wir bekommen diese Scheiben von ausländischen Zulieferern, denn die Herstellung ist sehr energieintensiv und äußerst aufwendig.“
Der Standard-Wafer von Nexperia hat heute in der Regel einen Durchmesser von 200 Millimetern, also ungefähr so viel wie ein Frühstücksteller. Zuvor lagen die Durchmesser üblicherweise bei 150 Millimetern. Zastrau: „Der Umstieg auf einen größeren Durchmesser war ein enormer Fortschritt. Mit einem Wafer dieser Größe können wir etwa 500.000 Bauteile pro Scheibe produzieren, rund 80 Prozent mehr als bei einem 150er-Wafer. Der nächste Sprung sind Wafer mit 300 Millimeter Durchmesser.“
Qualitätskontrolle immer wichtiger
Angesichts dieser rasant steigenden Produktionsvolumina wird auch die Qualitätskontrolle immer wichtiger. Unter anderem muss die Lebensdauer der Elemente überprüft und belegt werden, denn die Anforderungen der Kunden sind hoch. Das ist der Job von Davar Amroudi und den Kollegen seiner Abteilung.
Amroudi ist ein alter Hase im Halbleiter-Geschäft; der Ingenieur saß schon 1995 in dem Lokstedter Werk, als es noch zu Philips gehörte.
Anspruchsvolle Testverfahren
Sein Credo: „Da unsere Produkte unter anderem in Verkehrsmitteln und sensiblen Bereichen verbaut werden, ist die Zuverlässigkeit von allergrößter Bedeutung. Wir prüfen die Teile daher intensiv, oft über mehrere Wochen und Monate.“
Dazu gehören auch Testreihen in einer Maschine, in der die Halbleiter brutalen Temperatur- und Druckschwankungen ausgesetzt werden. Davar Amroudi: „Da trennt sich die Spreu vom Weizen. Nur die Teile, die das überstehen, werden zertifiziert.“
Hightech-Spezialist mit 100 Jahren Erfahrung
- Die Erfolgsgeschichte von Nexperia beginnt 1924 mit der Gründung der Hamburger Firma Röntgenmüller, die Rundfunkröhren unter dem Markennamen „Valvo“ produziert. Drei Jahre später übernimmt der niederländische Elektrokonzern Philips das Unternehmen, da man Vakuumröhren für die boomende Radio-Industrie braucht.
- Die Erfindung des Transistors im Jahr 1947 ändert alles, nun beginnt der Siegeszug des Transistorradios. Die Philips-Tochter reagiert und startet 1957 die erste Großserienfertigung von Transistoren in Hamburg.
- Im Jahr 2006 trennt sich der Philips-Konzern von seiner Halbleitersparte, die fortan unter dem Namen NXP Semiconductors firmiert. Durch Ausgründung der Standardhalbleitersparte von NXP entsteht das Unternehmen Nexperia, das 2019 vom chinesischen Konzern Wingtech Technology übernommen wird.
- Dank hoher Investitionen kann Nexperia in den Jahren nach der Übernahme kräftig zulegen. Heute arbeiten über 14.000 Mitarbeiter in den USA, Europa und Asien für Nexperia. Das Unternehmen, das seinen Hauptsitz im niederländischen Nijmegen hat, liefert jährlich über 100 Milliarden Halbleiterprodukte aus.
Der gebürtige Westfale ist seit über 35 Jahren im Medienbereich tätig. Er studierte Geschichte und Holzwirtschaft und volontierte nach dem Diplom bei der „Hamburger Morgenpost“. Danach arbeitete er unter anderem bei n-tv und „manager magazin online“. Vor dem Wechsel zu aktiv im Norden leitete er die Redaktion des Fachmagazins „Druck & Medien“. Wenn er nicht in den fünf norddeutschen Bundesländern unterwegs ist, trainiert er für seinen dritten New-York-Marathon.
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