De bouw van een halfgeleiderfabriek is astronomisch duur, duurt jaren, en vergt hooggespecialiseerd personeel. Het zijn allemaal redenen waarom er in de wereld niet zoveel halfgeleiderfabrieken zijn. De meeste staan in Taiwan, Zuid-Korea en de VS, en ook in Japan, enkele Europese landen en China. Een bedrijf dat halfgeleiders nodig heeft - bijvoorbeeld als component van computers, digitale sensoren of spelconsoles - hoeft zich niet blauw te betalen aan een eigen productielijn. Het volstaat om aan te kloppen bij één van de halfgeleiderfabrieken wereldwijd.

Tot voor de coronapandemie lag niemand wakker van halfgeleiders. Chips - zoals ze ook genoemd worden - waren een sector als een ander. Europa had ooit een rol van betekenis gespeeld, maar die tijd was voorbij. In 1998 was de EU nog goed voor meer dan een vijfde van het wereldwijde aanbod, tegen 2017 was dat teruggevallen tot 9 procent. Maar amper iemand had daar erg in.

De globalisering zorgde voor specialisatie. De Europeanen legden zich toe op halfgeleiders voor speciale toepassingen, bijvoorbeeld voor het doen functioneren van auto's. De Amerikanen en vooral de Aziaten gingen voor halfgeleiders met zoveel mogelijk rekenkracht, voor gebruik in bijvoorbeeld smartphones, pc's en datacenters. De verst gevorderde bedrijven in dat marktsegment zijn vandaag het Amerikaanse Intel, en vooral het Zuid-Koreaanse Samsung en het Taiwanese TSMC. Die beide laatste kunnen als enige bedrijven ter wereld chips maken met zogenoemde 'nodes' dunner dan 5 nanometer.

Subsidierace

Toen door de coronapandemie een tekort aan halfgeleiders ontstond en bedrijven stilvielen bij gebrek aan componenten, schoot de wereld wakker. Opeens bleek hoe cruciaal halfgeleiders waren voor de economie. Niet voor niets waren chips het vierde meest verhandelde product ter wereld, na ruwe olie, geraffineerde olie en auto's. Het ongeziene tekort aan halfgeleiders stimuleerde de fabrikanten om extra te investeren in nieuwe capaciteit. SEMI, de mondiale federatie van de elektronicanijverheid, schat dat tussen juni 2021 en eind 2022 een 30-tal werven voor nieuwe halfgeleiderfabrieken zullen opstarten.

Ook overheden schoten in gang. Zowat overal in de westerse wereld zwaaien ze met subsidies om de fabrikanten te lokken. Want halfgeleiders zijn niet alleen cruciaal voor de economie, ze hebben ook belangrijke militaire toepassingen, en zijn onmisbaar in de strijd om het leiderschap in de technologieën van de toekomst, zoals internet of things, big data en artificiële intelligentie.

Taiwan en Zuid-Korea hebben een decennialange technologische voorsprong opgebouwd die niet meer in te halen valt. En dat is niet het enige probleem voor Europa.

Het tekort aan chips was niet de enige motor achter de subsidierace. Er was ook de ontnuchterende vaststelling dat het westen voor de meest geavanceerde chips afhankelijk was van het duopolie Samsung en TSMC. De technologische toekomst hing blijkbaar af van een paar landen in het verre Oost-Azië, met name Zuid-Korea en Taiwan. Dat laatste lag bovendien in aardbevingsgevoelig gebied en werd bedreigd door Chinese annexatie. Het westen had niet alleen een tekort aan chips, maar was ook zijn digitale soevereiniteit kwijtgespeeld. De specialisatie in de halfgeleidersector was economisch zinvol, maar was te ver doorgeschoten om veilig te zijn. Halfgeleiders, ook de meeste complexe, moesten opnieuw van eigen bodem komen.

Overcapaciteit?

De EU wilde niet achterblijven. In 2021 lanceerde de Europese commissie enkele plannen om Europa opnieuw te doen meespelen met de grote jongens in de halfgeleidersector, zoals de Digital Decade en de European Chips Act. Concreet moet Europa's marktaandeel in geavanceerde chips stijgen naar 20 procent tegen 2030, onder meer dankzij 20 tot 30 miljard euro aan gecombineerde privé- en overheidsmiddelen.

Dat is niet alleen veel minder dan de 50 miljard dollar die de VS en de 170 miljard dollar die China in de strijd gooien, het Europese geld komt ook te laat, aldus critici. Taiwan en Zuid-Korea hebben een decennialange technologische voorsprong opgebouwd die niet meer in te halen valt. En dat is niet het enige probleem. Ook Taiwan en Zuid-Korea subsidiëren de productie van halfgeleiders. Volgens ingewijden is Europese productie van halfgeleiders 30 tot 40 procent duurder dan in beide Aziatische landen, grotendeels te wijten aan de verschillen in overheidssteun.

'Aangezien er veel minder subsidies beschikbaar waren in Europa, zijn hier ook veel minder chipfabrieken gebouwd. Het was veel goedkoper om de productie uit te besteden aan Taiwan', zegt Rudi De Winter, CEO van halfgeleiderproducent X-Fab. 'Die subsidies zouden beter in de hele wereld afgeschaft worden, zodat de concurrentie eerlijk kan verlopen. Maar ik besef dat het voor de EU te moeilijk wordt om alle landen, ook de VS, Japan en China, te doen afzien van subsidies. Willen we dus bedrijven als TSMC of Intel lokken, zullen daar de gepaste subsidies tegenover moeten staan. TSMC bijvoorbeeld plant nu een productievestiging in Japan. Daar heeft de Japanse overheid een miljardensubsidie tegenover gezet.'

Dreigen al die miljarden voor nieuwe chipfabrieken over enkele jaren niet uit te monden in overcapaciteit? Waarnemers zijn er gerust in. De mondiale halfgeleidermarkt is ontzettend gegroeid, van 33 miljard dollar in 1987 tot 433 miljard dollar in 2020. De vraag zal alleen maar toenemen, dankzij een groeiende reeks toepassingen, zoals clouddiensten, smart cities, zelfrijdende auto's en veel meer. De productie van halfgeleiders verloopt cyclisch, met afwisselende tekorten en overschotten op de markt, maar de sterke vraag vlakt die schommelingen op termijn af, aldus De Winter. 'Ontstaat er overtollige capaciteit, dan is die enkele jaren later alweer opgesoupeerd, door de sterke vraag. In onze sector moet er voortdurend bijgebouwd worden.'

Europese apparatuur

Blijft de vraag waarom Europa zou moeten meelopen in de miljardenrace om geavanceerde chips. Er is geen garantie op succes. Bovendien heeft de Europese industrie maar weinig van dergelijke chips nodig. De smartphones, pc's en andere toestellen met geavanceerde halfgeleiders worden voor het overgrote deel gemaakt in Oost-Azië. Europese halfgeleiderbedrijven als het Duitse Infineon, het Nederlandse NXP en het Frans-Italiaanse STMicroelectronics focussen zich op toepassingen in de autosector, luchtvaart, defensie en veiligheid, industrietakken die niet veel nood hebben aan geavanceerde chips. Waarom dan zo'n chips maken in Europa?

En dan nog, je hoeft geen halfgeleiders te produceren om een onmisbare schakel in het ecosysteem te worden. Giganten als TSMC, Samsung en Intel doen vandaag beroep op Vlaanderen, met name op het denkwerk aan het wereldvermaarde onderzoekscentrum imec in Leuven. 'Europa moet vertrekken vanuit zijn sterktes, en onderzoek inzake halfgeleiders is zo'n sterkte," aldus Luc Van den hove, CEO van imec. 'Imec zal de krachten bundelen met twee andere onderzoekscentra In Europa, het Franse CEA-Leti en het Duitse Fraunhofer. Samen zullen we nog sterker worden.'

Luc Van den hove, CEO van imec, Belga
Luc Van den hove, CEO van imec © Belga

Europa staat niet alleen sterk in onderzoek naar halfgeleiders. 'Je kan vandaag geen geavanceerde chip maken, waar ook ter wereld, zonder Europese apparatuur', zegt Van den hove. 'Het Nederlandse ASML, dat lithografiemachines maakt nodig voor de aanmaak van halfgeleiders, is een absolute troef voor Europa. Ruim 30 jaar geleden domineerden bedrijven als Canon en Nikon dat segment van de halfgeleidersector. ASML en imec hebben toen samen een nieuwe technologie ontwikkeld, en kijk waar we nu staan. Velen schrijven de macht in de chipsector toe aan de Aziatische bedrijven, maar zij moeten bij ons aankloppen voor hun machines.'

Toch zit Europa met een fundamenteel probleem, volgens Van den hove. Hij neemt de Europese auto-industrie als voorbeeld, goed voor 6 procent van de Europese tewerkstelling en 7 procent van het bbp van de bbp, en vooral een bron van innovatie. De auto wordt almaar meer 'een computer op wielen'. Zeker nu de zelfrijdende auto eraan komt, zullen hoogwaardige halfgeleiders uitgroeien tot een kerncomponent van de autotechnologie. 'Uitgerekend dat component besteden wij vandaag uit aan fabrieken in Azië', zegt Van den hove. 'Ik maak mij daar zorgen over. Onze autoproducenten staan vandaag veel te ver van de toptechnologie in chips, hoewel die cruciaal is voor hun toekomst.'

Imec wil het euvel verhelpen via de verdere uitbouw van zijn pilootlijn voor geavanceerde chips. Concreet zullen bedrijven uit de autosector bij imec gespecialiseerde halfgeleiders kunnen laten ontwikkelen en testen. Het gaat dan bijvoorbeeld om halfgeleiders die toepassingen als artificiële intelligentie en communicatie mogelijk maken in voertuigen. Eens ontwikkeld en getest bij imec, kunnen de bedrijven die chips laten produceren door de chipfabrikanten. 'Met dit soort initiatieven wil imec geavanceerde chiptechnologie dichter bij de Europese eindgebruiker brengen', aldus Van den hove. 'Als dat niet gebeurt, dreigen heel wat Europese bedrijven achterop te lopen tegenover hun Aziatische en Amerikaanse concurrenten, en niet alleen in de autosector.'

Waardeketen

Europa moet zijn kansen grijpen, maar dat is juist het probleem, aldus de gewezen Belgisch technologisch attaché Martin Hinoul. In zijn boek 'Van olie naar microchips, naar een nieuwe wereldorde zonder Europa' beschrijft hij hoe het oude continent op de achtergrond is gebleven bij zowat elke stap in de digitale waardeketen. In halfgeleiders en alle toepassingen die daaruit gevolgd zijn - zoals pc's, smartphones, elektrische auto's, zoekmachines en e-commerce - maken vooral Amerikaanse en Aziatische bedrijven de dienst uit.

Dat hebben de Europeanen enkel aan zichzelf te danken, volgens Hinoul. 'In de jaren 60 had Europa nog gemakkelijk de chipbedrijven in Silicon Valley kunnen bijbenen, maar we keken ernaar en deden niets', aldus Hinoul, die destijds in Vlaanderen op onbegrip stuitte toen hij de interesse van de legendarische Intel-oprichter Gordon Moore had weten te wekken voor een investering in ons land. 'Toen bedrijven als IBM en Apple computers begonnen te maken met de chips, keken we opnieuw toe zonder iets te doen, net zoals bij de latere opkomst van Google en Amazon. China daarentegen gooide zich met zijn volle gewicht in de digitale waardeketen, met bedrijven als Huawei, Alibaba, Tencent en Baidu. Als Europa zich nu niet in de digitale race mengt, verliest het definitief het pleit.'

Het kalf is nog niet helemaal verdronken. Volgens Hinoul heeft Europa nog goeie mogelijkheden in het design van chips, dat met minder kapitaal vergt en veel geld kan opbrengen, of in gespecialiseerde toepassingen, zoals robotica in de chirurgie. Maar voor de bouw van chipfabrieken is het rijkelijk laat, gezien de Aziatische overmacht. Wil Europa niettemin groeien tot het beoogde marktaandeel van 20 procent, heeft het minstens vijf fabrieken nodig, met telkens een prijskaartje van om en bij de 12 miljard dollar. "Dat is veel geld, en dan zwijg ik nog over de concurrentie tussen de lidstaten om zo'n vestiging binnen te halen," zegt Hinoul. 'Je mag die vestigingen bouwen voor mijn part. Maar Europa zal de digitale eeuw niet winnen met enkele chipfabrieken.'

De bouw van een halfgeleiderfabriek is astronomisch duur, duurt jaren, en vergt hooggespecialiseerd personeel. Het zijn allemaal redenen waarom er in de wereld niet zoveel halfgeleiderfabrieken zijn. De meeste staan in Taiwan, Zuid-Korea en de VS, en ook in Japan, enkele Europese landen en China. Een bedrijf dat halfgeleiders nodig heeft - bijvoorbeeld als component van computers, digitale sensoren of spelconsoles - hoeft zich niet blauw te betalen aan een eigen productielijn. Het volstaat om aan te kloppen bij één van de halfgeleiderfabrieken wereldwijd.Tot voor de coronapandemie lag niemand wakker van halfgeleiders. Chips - zoals ze ook genoemd worden - waren een sector als een ander. Europa had ooit een rol van betekenis gespeeld, maar die tijd was voorbij. In 1998 was de EU nog goed voor meer dan een vijfde van het wereldwijde aanbod, tegen 2017 was dat teruggevallen tot 9 procent. Maar amper iemand had daar erg in.De globalisering zorgde voor specialisatie. De Europeanen legden zich toe op halfgeleiders voor speciale toepassingen, bijvoorbeeld voor het doen functioneren van auto's. De Amerikanen en vooral de Aziaten gingen voor halfgeleiders met zoveel mogelijk rekenkracht, voor gebruik in bijvoorbeeld smartphones, pc's en datacenters. De verst gevorderde bedrijven in dat marktsegment zijn vandaag het Amerikaanse Intel, en vooral het Zuid-Koreaanse Samsung en het Taiwanese TSMC. Die beide laatste kunnen als enige bedrijven ter wereld chips maken met zogenoemde 'nodes' dunner dan 5 nanometer.Toen door de coronapandemie een tekort aan halfgeleiders ontstond en bedrijven stilvielen bij gebrek aan componenten, schoot de wereld wakker. Opeens bleek hoe cruciaal halfgeleiders waren voor de economie. Niet voor niets waren chips het vierde meest verhandelde product ter wereld, na ruwe olie, geraffineerde olie en auto's. Het ongeziene tekort aan halfgeleiders stimuleerde de fabrikanten om extra te investeren in nieuwe capaciteit. SEMI, de mondiale federatie van de elektronicanijverheid, schat dat tussen juni 2021 en eind 2022 een 30-tal werven voor nieuwe halfgeleiderfabrieken zullen opstarten.Ook overheden schoten in gang. Zowat overal in de westerse wereld zwaaien ze met subsidies om de fabrikanten te lokken. Want halfgeleiders zijn niet alleen cruciaal voor de economie, ze hebben ook belangrijke militaire toepassingen, en zijn onmisbaar in de strijd om het leiderschap in de technologieën van de toekomst, zoals internet of things, big data en artificiële intelligentie. Het tekort aan chips was niet de enige motor achter de subsidierace. Er was ook de ontnuchterende vaststelling dat het westen voor de meest geavanceerde chips afhankelijk was van het duopolie Samsung en TSMC. De technologische toekomst hing blijkbaar af van een paar landen in het verre Oost-Azië, met name Zuid-Korea en Taiwan. Dat laatste lag bovendien in aardbevingsgevoelig gebied en werd bedreigd door Chinese annexatie. Het westen had niet alleen een tekort aan chips, maar was ook zijn digitale soevereiniteit kwijtgespeeld. De specialisatie in de halfgeleidersector was economisch zinvol, maar was te ver doorgeschoten om veilig te zijn. Halfgeleiders, ook de meeste complexe, moesten opnieuw van eigen bodem komen.De EU wilde niet achterblijven. In 2021 lanceerde de Europese commissie enkele plannen om Europa opnieuw te doen meespelen met de grote jongens in de halfgeleidersector, zoals de Digital Decade en de European Chips Act. Concreet moet Europa's marktaandeel in geavanceerde chips stijgen naar 20 procent tegen 2030, onder meer dankzij 20 tot 30 miljard euro aan gecombineerde privé- en overheidsmiddelen.Dat is niet alleen veel minder dan de 50 miljard dollar die de VS en de 170 miljard dollar die China in de strijd gooien, het Europese geld komt ook te laat, aldus critici. Taiwan en Zuid-Korea hebben een decennialange technologische voorsprong opgebouwd die niet meer in te halen valt. En dat is niet het enige probleem. Ook Taiwan en Zuid-Korea subsidiëren de productie van halfgeleiders. Volgens ingewijden is Europese productie van halfgeleiders 30 tot 40 procent duurder dan in beide Aziatische landen, grotendeels te wijten aan de verschillen in overheidssteun.'Aangezien er veel minder subsidies beschikbaar waren in Europa, zijn hier ook veel minder chipfabrieken gebouwd. Het was veel goedkoper om de productie uit te besteden aan Taiwan', zegt Rudi De Winter, CEO van halfgeleiderproducent X-Fab. 'Die subsidies zouden beter in de hele wereld afgeschaft worden, zodat de concurrentie eerlijk kan verlopen. Maar ik besef dat het voor de EU te moeilijk wordt om alle landen, ook de VS, Japan en China, te doen afzien van subsidies. Willen we dus bedrijven als TSMC of Intel lokken, zullen daar de gepaste subsidies tegenover moeten staan. TSMC bijvoorbeeld plant nu een productievestiging in Japan. Daar heeft de Japanse overheid een miljardensubsidie tegenover gezet.'Dreigen al die miljarden voor nieuwe chipfabrieken over enkele jaren niet uit te monden in overcapaciteit? Waarnemers zijn er gerust in. De mondiale halfgeleidermarkt is ontzettend gegroeid, van 33 miljard dollar in 1987 tot 433 miljard dollar in 2020. De vraag zal alleen maar toenemen, dankzij een groeiende reeks toepassingen, zoals clouddiensten, smart cities, zelfrijdende auto's en veel meer. De productie van halfgeleiders verloopt cyclisch, met afwisselende tekorten en overschotten op de markt, maar de sterke vraag vlakt die schommelingen op termijn af, aldus De Winter. 'Ontstaat er overtollige capaciteit, dan is die enkele jaren later alweer opgesoupeerd, door de sterke vraag. In onze sector moet er voortdurend bijgebouwd worden.'Blijft de vraag waarom Europa zou moeten meelopen in de miljardenrace om geavanceerde chips. Er is geen garantie op succes. Bovendien heeft de Europese industrie maar weinig van dergelijke chips nodig. De smartphones, pc's en andere toestellen met geavanceerde halfgeleiders worden voor het overgrote deel gemaakt in Oost-Azië. Europese halfgeleiderbedrijven als het Duitse Infineon, het Nederlandse NXP en het Frans-Italiaanse STMicroelectronics focussen zich op toepassingen in de autosector, luchtvaart, defensie en veiligheid, industrietakken die niet veel nood hebben aan geavanceerde chips. Waarom dan zo'n chips maken in Europa?En dan nog, je hoeft geen halfgeleiders te produceren om een onmisbare schakel in het ecosysteem te worden. Giganten als TSMC, Samsung en Intel doen vandaag beroep op Vlaanderen, met name op het denkwerk aan het wereldvermaarde onderzoekscentrum imec in Leuven. 'Europa moet vertrekken vanuit zijn sterktes, en onderzoek inzake halfgeleiders is zo'n sterkte," aldus Luc Van den hove, CEO van imec. 'Imec zal de krachten bundelen met twee andere onderzoekscentra In Europa, het Franse CEA-Leti en het Duitse Fraunhofer. Samen zullen we nog sterker worden.'Europa staat niet alleen sterk in onderzoek naar halfgeleiders. 'Je kan vandaag geen geavanceerde chip maken, waar ook ter wereld, zonder Europese apparatuur', zegt Van den hove. 'Het Nederlandse ASML, dat lithografiemachines maakt nodig voor de aanmaak van halfgeleiders, is een absolute troef voor Europa. Ruim 30 jaar geleden domineerden bedrijven als Canon en Nikon dat segment van de halfgeleidersector. ASML en imec hebben toen samen een nieuwe technologie ontwikkeld, en kijk waar we nu staan. Velen schrijven de macht in de chipsector toe aan de Aziatische bedrijven, maar zij moeten bij ons aankloppen voor hun machines.'Toch zit Europa met een fundamenteel probleem, volgens Van den hove. Hij neemt de Europese auto-industrie als voorbeeld, goed voor 6 procent van de Europese tewerkstelling en 7 procent van het bbp van de bbp, en vooral een bron van innovatie. De auto wordt almaar meer 'een computer op wielen'. Zeker nu de zelfrijdende auto eraan komt, zullen hoogwaardige halfgeleiders uitgroeien tot een kerncomponent van de autotechnologie. 'Uitgerekend dat component besteden wij vandaag uit aan fabrieken in Azië', zegt Van den hove. 'Ik maak mij daar zorgen over. Onze autoproducenten staan vandaag veel te ver van de toptechnologie in chips, hoewel die cruciaal is voor hun toekomst.'Imec wil het euvel verhelpen via de verdere uitbouw van zijn pilootlijn voor geavanceerde chips. Concreet zullen bedrijven uit de autosector bij imec gespecialiseerde halfgeleiders kunnen laten ontwikkelen en testen. Het gaat dan bijvoorbeeld om halfgeleiders die toepassingen als artificiële intelligentie en communicatie mogelijk maken in voertuigen. Eens ontwikkeld en getest bij imec, kunnen de bedrijven die chips laten produceren door de chipfabrikanten. 'Met dit soort initiatieven wil imec geavanceerde chiptechnologie dichter bij de Europese eindgebruiker brengen', aldus Van den hove. 'Als dat niet gebeurt, dreigen heel wat Europese bedrijven achterop te lopen tegenover hun Aziatische en Amerikaanse concurrenten, en niet alleen in de autosector.'Europa moet zijn kansen grijpen, maar dat is juist het probleem, aldus de gewezen Belgisch technologisch attaché Martin Hinoul. In zijn boek 'Van olie naar microchips, naar een nieuwe wereldorde zonder Europa' beschrijft hij hoe het oude continent op de achtergrond is gebleven bij zowat elke stap in de digitale waardeketen. In halfgeleiders en alle toepassingen die daaruit gevolgd zijn - zoals pc's, smartphones, elektrische auto's, zoekmachines en e-commerce - maken vooral Amerikaanse en Aziatische bedrijven de dienst uit.Dat hebben de Europeanen enkel aan zichzelf te danken, volgens Hinoul. 'In de jaren 60 had Europa nog gemakkelijk de chipbedrijven in Silicon Valley kunnen bijbenen, maar we keken ernaar en deden niets', aldus Hinoul, die destijds in Vlaanderen op onbegrip stuitte toen hij de interesse van de legendarische Intel-oprichter Gordon Moore had weten te wekken voor een investering in ons land. 'Toen bedrijven als IBM en Apple computers begonnen te maken met de chips, keken we opnieuw toe zonder iets te doen, net zoals bij de latere opkomst van Google en Amazon. China daarentegen gooide zich met zijn volle gewicht in de digitale waardeketen, met bedrijven als Huawei, Alibaba, Tencent en Baidu. Als Europa zich nu niet in de digitale race mengt, verliest het definitief het pleit.'Het kalf is nog niet helemaal verdronken. Volgens Hinoul heeft Europa nog goeie mogelijkheden in het design van chips, dat met minder kapitaal vergt en veel geld kan opbrengen, of in gespecialiseerde toepassingen, zoals robotica in de chirurgie. Maar voor de bouw van chipfabrieken is het rijkelijk laat, gezien de Aziatische overmacht. Wil Europa niettemin groeien tot het beoogde marktaandeel van 20 procent, heeft het minstens vijf fabrieken nodig, met telkens een prijskaartje van om en bij de 12 miljard dollar. "Dat is veel geld, en dan zwijg ik nog over de concurrentie tussen de lidstaten om zo'n vestiging binnen te halen," zegt Hinoul. 'Je mag die vestigingen bouwen voor mijn part. Maar Europa zal de digitale eeuw niet winnen met enkele chipfabrieken.'