Foundry

X-FAB Foundry in Erfurt (2020)

Eine (engl.) Foundry oder Silicon Foundry (dt. wortwörtlich „Silicium-Gießerei“ – nicht zu verwechseln mit der Metallurgie der Siliciumhersteller) ist ein Fertigungsbetrieb bzw. Fertigungsdienstleister für Mikroelektronik, der in seinem Halbleiterwerk (engl. Semiconductor Fabrication Plant, kurz: Fab) Produkte für andere Halbleiterunternehmen herstellt.

Entstehung und Bedeutung

→ Hauptartikel: Electronic Design Automation#Geschichte

Die meisten Foundry-Kapazitäten sind im Zuge des Wirtschaftswachstums im Informationszeitalter und im Zusammenhang mit dem Silicon Valley in den 2000er Jahren entstanden. Seit etwa den 2010er Jahren wird ein großer Teil der Halbleiter nicht mehr nur in den Fabs der großen Halbleiterhersteller produziert, sondern bei sogenannten „pure play“ (dt. „freies Spiel“) Foundries oder Fertigungsdienstleistern. „Pure Play“-Foundries konzentrieren sich auf die Auftragsfertigung und stellen ihre Fertigungskapazitäten sowie ihre Prozesstechnologien mehreren Kunden zur Verfügung. Zu diesen Kunden zählen für die Herstellung von Unterhaltungselektronik und anderer elektronischer-halbleiterbasierter Produkte verschiedene Unternehmen aus der Elektro- oder Halbleiterindustrie.

Integrierte Halbleiterunternehmen und Produktionskosten

Bei vollintegrierten Halbleiterunternehmen befinden sich Entwicklung, Produktion und Vermarktung innerhalb einer Organisation. Die Herstellung von Halbleiterprodukten bzw. Mikroelektronik im Sub-Mikro- bis Nanometerbereich ist jedoch sehr kostenintensiv und abhängig von der Ausbeute. Aufgrund der stetig steigenden technischen Anforderungen an die Produktion (vgl. Technologieknoten) werden der Bau und Betrieb von Halbleiterwerken immer kapitalintensiver.

Der Betrieb einer Halbleiterfabrik ist aufwendig und nur bei guter Auslastung der Fertigungsanlagen rentabel. Dies liegt unter anderem am hohen Kostendruck und Preisverfall in der Branche, der sich alle paar Jahre wiederholt (Schweinezyklus). Die damit verbundenen investitions- und kapitalintensiven Aufwendungen können sich nur wenige Großunternehmen für die Herstellung eigener Produkte leisten.

Foundry-Modell und Aufteilung der Expertise

Eine Foundry unterscheidet sich von einem herkömmlichen Halbleiterhersteller prinzipiell durch ihr Geschäftsmodell. Dieses ermöglicht fabriklosen Unternehmen aus der Halbleiterindustrie, hochspezialisierte und konkurrenzfähige integrierte Schaltungen (ICs) zu entwickeln (vgl. Electronic Design Automation, EDA) und diese von einer Foundry fertigen zu lassen. Dabei entfallen die Aufwendungen und die erforderliche Expertise für ein eigenes Halbleiterwerk. Somit sind die Kernkompetenzen jedes Unternehmens aufgeteilt in Design und Herstellung. Dabei verschwimmt die Abgrenzung zwischen IDMs und Foundries zunehmend. IDM-Hersteller produzieren einen Teil ihrer Produkte in den eigenen Fabs, lassen einen anderen Teil aber auch bei externen Foundries herstellen. Gleichzeitig fungieren ihre eigenen Fabs aber auch als Foundries für andere Hersteller.

Standardtechnologien und ergänzende Entwicklungsdienstleistungen

Die Herstellung der Mikroelektronik erfolgt dann meist in Standardtechnologien, die von Foundries bzw. deren Technologie-Kooperationspartnern entwickelt werden. Kenndaten der zu verarbeitenden Bauelemente, beispielsweise CMOS-basierte Halbleiter, und Layout-Richtlinien werden den Unternehmen von einer Foundry für die Entwicklung zur Verfügung gestellt. Dazu zählen Entwurfswerkzeuge für die Synthese und zur Modellierung und Simulation.

Eine Reihe an universitären oder außeruniversitären Instituten bieten außerdem Entwicklungsdienstleistungen und Kleinserienproduktion im Sinne einer Foundry an. Einige Fraunhofer-Institute bieten beispielsweise Entwicklungsdienstleistungen für Mikroelektronik und Mikrosysteme (MEMS) an. Das Palo Alto Research Center (PARC) wiederum bietet Reinraum- und Halbleitertechnologie an und dient als Inkubator für Start-ups.