Wie dertig jaar geleden op het onzalige idee kwam een cleanroom te bouwen in een klaslokaal op de derde verdieping, dat weet Jörg Vierhaus niet meer. Het is sindsdien passen en meten in zijn stofvrije Reinraum, want uitbreiden is lastig.
Vierhaus leidt rond in zijn domein: lokaal 301 van de faculteit elektrotechniek van de Otto von Guericke-universiteit (OVGU) in Maagdenburg. Sponsored by Intel, meldt een sticker op de deur.
Goed, het zijn niet de allernieuwste spullen die hier staan – sommige machines zijn zelfgebouwd – maar Vierhaus heeft wel alles voorhanden om studenten uit te leggen hoe de stappen van de chipproductie werken: lithografie, depositie, etsmachines en meetapparatuur. Als je het in deze cleanroom kunt maken, dan kun je het zeker in een hypermoderne chipfabriek, zegt hij. Vierhaus laat het huiswerk van zijn studenten zien: een handvol minuscule vierkantjes, gezaagd uit een silicium schijf. Chips. En daar draait het om in Maagdenburg.
Het is een maandagmiddag, eind februari, en op de OVGU is het rustig. Een groepje studenten borrelt in het gebouw van de natuurkundefaculteit, met bier uit een beugelfles. In de tuin voor de entree staan replica’s van de beroemde halve bollen van Otto von Guericke. Daarmee bouwde deze natuurkundige – en burgemeester van de stad – in de zeventiende eeuw de eerste vacuümpomp, om lege ruimte na te bootsen.
Leegte is er volop in Maagdenburg. De stad werd in de Tweede Wereldoorlog grotendeels verwoest door geallieerde bombardementen, waardoor de boulevards ook nu nog breed en verlaten ogen. Buiten het stadshart vind je de industriële ruïnes uit de DDR-tijd. Ooit stonden er grote metaalbedrijven, die de graafmachines maakten voor bruinkoolmijnen. Monsters op rupsbanden. Maar in de jaren negentig sloten de meeste staalfabrieken en raakten tienduizenden mensen hun baan kwijt.
Vandaar de slogan ‘Weg uit de leegte’, waarmee Maagdenburg Europese cultuurhoofdstad van het jaar 2025 probeerde te worden. Vergeefs: de eer ging naar een andere Duitse stad, Chemnitz.
Computers op wielen
Maar de leegte van Maagdenburg trekt wel een nieuwe bewoner. De Amerikaanse chipfabrikant Intel gaat chipfabrieken bouwen, aan de westkant van de stad. Het is een grootschalig project dat de wederopstanding van de Europese chipindustrie inluidt. De Europese Unie wil namelijk niet meer volledig leunen op Aziatische chipleveranciers. Die afhankelijkheid bleek een achilleshiel tijdens de coronacrisis, toen een chiptekort ervoor zorgde dat de productielijnen van Europese autofabrieken langdurig stilstonden.
Chips zijn de belangrijkste ingrediënten van een moderne auto. Volgens NXP, de Nederlandse chipfabrikant die veel aan de autosector levert, zitten in een elektrische auto wel 4.000 tot 8.000 verschillende chips. Computers op wielen dus, maar toch annuleerden grote Europese autobedrijven in 2020 en masse hun bestellingen, in de verwachting dat het virus het verkeer zou platleggen. Zodra ze daar spijt van kregen en opnieuw bestelden, belandden die orders achter in de rij bij de grootste chipfabrikant ter wereld, het Taiwanese TSMC. Het gevolg: autofabrieken die op de rem stonden.
TSMC vervaardigt 60 procent van alle processors wereldwijd, en het leeuwendeel van de meest geavanceerde types. Ook NXP besteedt een deel van zijn productie uit aan Taiwan. De Europese industrie is daardoor kwetsbaar: Taiwan staat immers onder geo-politieke hoogspanning. China wil het eiland weer inlijven, al is onduidelijk hoe en wanneer.
Het gevolg van die wereldwijde hang naar autonomie: duurdere chips. De keten overal dupliceren, is minder efficiënt
Om de kans op een nieuw chiptekort te verkleinen investeert de EU 43 miljard euro in haar eigen chipindustrie. Dat klinkt meer dan het is. De EU Chips Act bestaat maar voor een klein deel uit Brussels geld, de meeste miljarden moeten de lidstaten zelf ophoesten.
Toch is de Chips Act een breuk met het verleden, want de Europese Unie probeerde altijd staatssteun tegen te gaan, om oneerlijke concurrentie tussen lidstaten te voorkomen. Maar omdat chips onontbeerlijk zijn – het zijn de belangrijkste bouwstenen van de moderne maatschappij – is er een gezamenlijke inspanning nodig om de Europese industrie resistent te maken in de turbulente 21ste eeuw.
De meerprijs van zekerheid
De geglobaliseerde productieketen van de chipindustrie concentreert zich sinds de jaren negentig in Azië, met name in Taiwan en Zuid-Korea. Door de geopolitieke verschuivingen – aangewakkerd door de technologieoorlog tussen de VS en China – wil ieder machtsblok zijn chipvoorraad veiligstellen. Niet alleen Europa investeert in eigen chipindustrie; de VS en Japan hebben hun eigen stimuleringsprojecten. Net als China, dat zijn chipproductie opvoert, terwijl de VS dat weer proberen te dwarsbomen met exportmaatregelen, bijvoorbeeld voor ASML.
Het gevolg van die wereldwijde hang naar autonomie is dat chips waarschijnlijk duurder zullen worden, omdat het minder efficiënt is om de productie en keten van toeleveranciers overal op de planeet te dupliceren, in plaats van te concentreren op één plek. Dat is de meerprijs voor zekerheid.
Het strategisch belang van chips is te groot om alleen maar te vertrouwen op economische logica. Het gaat immers niet alleen om auto’s. Ook de energietransitie is afhankelijk van halfgeleiders. Windmolens zitten vol chips, het moderne stroomnet ook. Of wapens: het slagveld in Oekraïne bewijst hoezeer moderne oorlogvoering afhangt van chiptechnologie.
Alles draait op halfgeleiders en het is de verwachting dat de totale chipomzet verdubbelt tussen 2024 en 2030, tot meer dan 1.000 miljard euro. Het Europese aandeel in de mondiale chipproductie verwatert als de EU niet snel meegroeit. Thierry Breton, eurocommissaris van de Interne Markt en aanjager van de Chips Act, weet dat volledige autonomie niet haalbaar is. Hij hoopt dat de EU in 2030 uiteindelijk 20 procent van de wereldproductie kan leveren – dat is nu 8 procent. Europa mag dan belangrijke gereedschappen leveren voor chips, zoals die van ASML en ASM, maar de productie is nog grotendeels een Aziatisch feestje.
Mega-site in Maagdenburg
Maagdenburg speelt een sleutelrol in de Chips Act. In eerste instantie bouwt Intel twee productiehallen, maar er is ruimte om door te groeien naar acht of negen ‘fabs’ – de koosnaam voor grote chipfabrieken. Voor de bouw alleen al zullen 7.000 mensen nodig zijn, en Intel verwacht dat er zo’n 3.000 mensen in de fabriek zullen werken.
De ‘mega-site’ levert daarnaast banen op bij toeleveranciers en in de dienstverlenende sector – restaurants, scholen, artsen. Bij elkaar wel 25.000 mensen, denkt André Strittmatter. Hij is hoofd van de halfgeleidersectie van OVGU en expert in epitaxy, het aanbrengen van dunne laagjes op chips. Aan hem de taak om extra studenten op te leiden die aan de slag kunnen bij Intel.
De universiteit heeft veel internationale studenten, want in Duitsland is volgens Strittmatter niet genoeg talent beschikbaar. „Ik hoop dat hier nog meer studenten uit Spanje, Frankrijk, Italië en Oost-Europa naartoe komen. Duitsland is een van de paar landen waar je voor weinig geld goed onderwijs kunt krijgen.” Ook Aziatische studenten melden zich massaal in Maagdenburg.
„Toen een Intel-delegatie zich in oktober 2021 voor het eerst bij ons meldde, hadden ze maar één prangende vraag: kunnen jullie opschalen?”, zegt Jens Strackeljan, rector van de OVGU. Over vier jaar verwacht hij jaarlijks ongeveer honderdvijftig afgestudeerde academici af te leveren die aan de slag kunnen in de chipsector. Zijn universiteit moet daarvoor wel vernieuwen, want nu studeren er bij de OVGU jaarlijks hooguit veertig chippecialisten af. Op het wensenlijstje staan een nieuwe hoogleraar nanotechnologie en een nieuwe, grotere cleanroom. In lokaal 301 van Jörg Vierhaus kunnen niet meer zes studenten tegelijk aan de slag. Dat tikt niet aan.
Grafkamers
Intel kon kiezen uit tientallen Europese steden die lonkten naar de fabs. De Amerikanen hadden een voorkeur voor Maagdenburg vanwege de nabijheid van de OVGU en andere kenniscentra, onder meer in Berlijn, Leipzig en Dresden. Bovendien zijn de vestigingskosten er laag en betaalt de overheid fors mee. Intel krijgt van de Duitse staat en de deelstaat Sachsen-Anhalt 10 miljard euro subsidie op een totale investering van 30 miljard euro.
Op dit moment is er op de plek van de Intel-fabriek weinig te zien: een weiland waarin opgravingen plaatsvinden, voordat de bulldozers van Intel vrij baan krijgen. Archeologische onderzoekers hebben in maart wel twee neolithische grafkamers gevonden, zo’n 6000 jaar oud. Maar de vooruitgang laat zich niet tegenhouden door de steentijd. In april moeten de opgravingen achter de rug zijn en kan Intel beginnen. Eind 2027 zullen dan de eerste wafers van de band rollen – zo heten de silicium schijven waarop, laag voor laag, chips gemaakt worden.
De voortgang van het Intel-project leek vertraging op te lopen omdat de Duitse overheid van de rechter te horen kreeg dat het Europese coronahulpgelden niet mag gebruiken om chipfabrieken te sponsoren. Volgens rector Strackeljan loopt het met een sisser af: Sachsen-Anhalt wil erg graag dat Intel hierheen komt, omdat de halfgeleiderindustrie de economie nieuw leven inblaast.
Andersom is Maagdenburg ook voor Intel een kans die het niet kan laten liggen. De laatste jaren heeft het bedrijf een negatieve kasstroom. De chipfabrikant heeft moeite om het innovatietempo van de Aziatische concurrenten bij te benen en grijpt stimuleringsprojecten aan in Europa en in de VS voor een gedurfde inhaalslag. Het bedrijf kocht daarvoor de allernieuwste technologie van chipmachinemaker ASML – lithografiemachines van bijna 400 miljoen euro per stuk, die de dunste lijntjes kunnen afbeelden op een silicium schijf.
De totale investeringen van Intel in Europa bedragen 80 miljard dollar, verdeeld over meerdere fabrieken en onderzoeksprojecten. Het bedrijf had in 2023 een omzet van 54 miljard dollar. Ook in Polen komt er een nieuwe Intel-fabriek, gespecialiseerd in het verwerken van chips in elektronica.
Intel wil vanaf 2027 chips leveren met 18 Ångström-techniek – een Ångström is een tiende van een nanometer
Intel verandert daarnaast zijn bedrijfsvoering. Het produceert niet alleen meer eigen chips voor computers en datacenters, maar gaat ook in opdracht van andere ontwerpers werken. Dit zogeheten ‘foundry-model’ werkt goed voor TSMC, Samsung, GlobalFoundries en de Chinese chipfabrikant SMIC. De waardevolste chipontwerpers van dit moment, Nvidia, AMD, Qualcomm en Apple, besteden namelijk al hun productie uit aan zulke foundries, zodat ze zelf geen dure fabrieken hoeven te bouwen. Intel moet ook overstag, en zal opdrachten van anderen net zoveel prioriteit moeten geven als zijn eigen chips. Dat vergt nogal een cultuuromslag, weet ook Intel-topman Pat Gelsinger. Voor zijn bedrijf is het erop of eronder. Houdt het de aansluiting bij de Aziatische concurrenten?
Volgens Gelsinger zal Maagdenburg een van de modernste chipfabrieken ter wereld huisvesten. In cijfers: de meest geavanceerde chips worden op dit moment gemaakt met 2-nanometertechnologie (een nanometer is een miljoenste van een millimeter). Intel wil vanaf 2027 chips leveren met 18 Ångström-techniek – een Ångström is een tiende van een nanometer. Nog fijnmaziger, nog snellere chips dus. Dat zijn niet de halfgeleiders waar Europese autofabrikanten nu op zitten te wachten. Zij hebben vooral ‘volwassen’ technologie nodig; goedkopere chips, op grotere schaal beschikbaar.
Met de E van Europa
Duitsland investeert naast Intel ook miljarden in een ander groot chipproject. Om in de acute behoefte van autofabrikanten te voorzien bouwt TSMC, Taiwanese Semiconductor Manufacturing Company, een nieuwe chipfabriek in Dresden. Dit project heet ESMC (met de E van Europa) en valt ook onder de EU Chips Act. De ESMC-fabriek kost 10 miljard euro en heeft een Nederlands tintje: NXP vormt een joint venture met TSMC, samen met Duitse chipfabrikanten Infineon en Bosch. De drie Europese bedrijven betalen 1,5 miljard euro en de Duitse overheid steunt het project met 5 miljard. TSMC investeert zelf ‘slechts’ 3,5 miljard euro. Die verhoudingen geven goed weer hoe welkom deze Taiwanese uitbreiding in Duitsland is. De ESMC-chips zullen gebaseerd zijn op 28- en 16-nanometer technologie, precies dat wat Europese autofabrikanten de komende tien jaar nodig denken te hebben.
Waarom steekt een Nederlandse chipfabrikant eigenlijk geld in een Duits project? NXP, in 2006 afgestoten door Philips, heeft immers ook een fabriek in Nijmegen. Daar is de afgelopen jaren al 250 miljoen euro in geïnvesteerd om de productie te vergroten. Maar voor de sprong naar grotere wafers (300 millimeter), waar meer chips op passen, is gespecialiseerde kennis en een ander soort toeleverancier nodig. Allebei zijn in Nederland niet beschikbaar.
Het lag daarom voor de hand om de samenwerking met TSMC te zoeken en ook elders uit te breiden, zegt NXP’s technologiedirecteur Lars Reger. „TSMC kijkt niet naar landen, zoals Nederland of Duitsland, maar naar het ‘land’ Europa. We hebben ook niet gezocht naar de plek die de meeste subsidies bood – we zochten naar het beste ecosysteem.”
Maar waar vind je nou dat beste ecosysteem in Europa, om een nieuwe impuls te geven aan de chipindustrie? Daarvoor moet je veertig jaar terug in de tijd. Dresden was de logische keuze, want deze stad heeft een rijke chiphistorie. Net voordat het IJzeren Gordijn in 1989 viel, ontwierpen Oost-Duitse experts van het Zentrum Mikroelektronik Dresden bijvoorbeeld een geavanceerde geheugenchip van 1 megabit, die ze net op de valreep aan DDR-leider Erich Honecker konden tonen. In de jaren tachtig bouwde firma Robotron een eigen personal computer in Dresden, als tegenhanger van de IBM PC. Veel Duitsers leerden programmeren op zo’n oude Robotron. Na 1989 bleef een kleine groep experts in Dresden actief die ook weer westerse bedrijven aantrok: Siemens breidde uit in Dresden en verzelfstandigde daarna in 1999 zijn halfgeleidertak, onder de naam Infineon.
Tot op het ondergoed
Bij Infineon torenen de bouwkranen hoog uit boven de gebouwen en het nabijgelegen natuurgebied Dresdner Heide. De chipfabrikant investeert niet alleen in ESMC maarbreidt ook zelf uit met een nieuwe ‘Smart Power Fab’, die 5 miljard euro kost. Aan de bestaande productielijnen bij Infineon is goed te zien hoe de productie van 200 en 300 millimeter wafers verschilt. In de ‘oude’ fabriek zijn medewerkers bezig met het verplaatsen van de schijven, in de nieuwe fabriek gaat het automatisch. Japanse robots schieten aan het plafond met een bak vol wafers heen en weer, van de ene machine naar de andere. Die machines zijn – logisch – ook een stuk groter.
Wie de cleanroom binnengaat moet strippen tot op het ondergoed en zich in een vezelvrije outfit hijsen, om te voorkomen dat stofdeeltjes doordringen tot de kwetsbare chipproductie. „Wij hebben de strengste hygiëne-eisen van de hele wereld”, zegt Infineon-manager Germar Schneider tijdens een rondleiding. „Tijdens de coronacrisis hadden we dus amper besmettingen in de fabriek.”
Dresden is voor Infineon het belangrijkste onderzoekscentrum en de modernste productieplek. Niet al het werk in een chipfabriek vereist echter een academische opleiding. Daardoor is de samenstelling divers. Er werken mensen van meer dan vijftig verschillende landen, die in de kantine gezamenlijk pauzeren in de voorgeschreven onderkleding: een ruimvallende blauwe trainingsboek en dito wit T-shirt. Het is de nachtploeg, die mag zo naar huis.
Bij het vliegveld, een paar kilometer verderop, staan chipfabrieken Bosch en GlobalFoundries, ooit onderdeel van het Amerikaanse AMD. Dit wordt ook de locatie waar na de zomer ESMC gaat bouwen. Chipfabrikanten zijn geneigd op een kluitje te kruipen. „Als er meer schaalgrootte is, profiteren alle chipbedrijven daarvan, want het trekt ook nieuwe toeleveranciers aan. Daardoor groeit de waarde van de gehele productieketen”, zegt Lars Reger van NXP.
‘Silicon Sachsen’, zo noemen ze het hier. Intel had zich er wellicht ook graag gevestigd, maar in Dresden begint het krap te worden. De afstand Dresden-Maagdenburg, 230 kilometer, is in Amerikaanse ogen echter te verwaarlozen. Twee uurtjes op de Autobahn en je bent er.
Zo blaast Duitsland de chipindustrie nieuw leven in, op fundamenten uit de DDR-tijd. Dan rest nog de 10 miljard euro-vraag. In de Maagdenburg-fabrieken gaat Intel chips produceren waar de Europese industrie nu geen behoefte aan heeft – het zijn halfgeleiders die in smartphones of snelle computers voor datacenters zullen belanden. Die worden niet in de EU geproduceerd. Is het dan wel waard daar 10 miljard subsidie in te steken?
Lars Reger ziet er de logica wel van in. „Met ESMC willen wij het meest brandende probleem aanpakken, de vraag naar ‘volwassen’ chiptechnologie. Maar je moet ook vijftien of twintig jaar vooruitkijken. Uiteindelijk zal Europa dus ook de 5- of 2-nanometer chips nodig hebben. Anders lopen we straks wéér achter de feiten aan.”
