- In 2024 steeg de wereldwijde verkoop van halfgeleiders tot meer dan $600 miljard en zou jaarlijks $1 biljoen kunnen bereiken tegen 2030.
- Apple’s M1 Ultra bevat 114 miljard transistors op één enkele chip.
- ASML is de enige producent van EUV-lithografiescanners, waarbij elke machine ongeveer 180 ton weegt en meer dan $300 miljoen kost.
- TSMC was in 2023 goed voor ongeveer 55% van de wereldwijde foundry-markt, Samsung voor zo’n 15–20%, en Taiwan alleen had ongeveer 92% van ’s werelds meest geavanceerde (<10nm) chipproductiecapaciteit.
- De drie grootste Electronic Design Automation-leveranciers—Synopsys, Cadence en Siemens EDA—domineren de ontwerpsoftware die wordt gebruikt om miljarden transistors te ontwerpen.
- Het chiptekort van 2021 leidde tot een geschatte $210 miljard aan misgelopen autoverkopen.
- De Amerikaanse CHIPS Act (2022) reserveert $52,7 miljard aan directe financiering voor binnenlandse chipproductie, plus 25% investeringsbelastingkredieten.
- De European Chips Act (2023) beoogt €43 miljard te mobiliseren om het Europese aandeel in chipproductie tegen 2030 te verdubbelen tot 20%.
- Wereldwijde chipproductie stootte in 2024 ongeveer 190 miljoen ton CO2-equivalent uit, en een enkele moderne fabriek kan continu rond de 100 MW aan stroom verbruiken.
- In het midden van 2024 was 55% van het Amerikaanse halfgeleiderpersoneel ouder dan 45 jaar, wat wijst op een dreigend tekort aan talent.
Halfgeleiders – die kleine siliciumchips – zijn de hersenen van moderne elektronica, te vinden in alles van smartphones en auto’s tot datacenters en gevechtsvliegtuigen. In 2024 steeg de wereldwijde verkoop van halfgeleiders tot meer dan $600 miljard en zou $1 biljoen tegen 2030 kunnen bereiken, wat onderstreept hoe cruciaal chips zijn geworden voor de wereldeconomie deloitte.com, blog.veolianorthamerica.com. Deze microchips maken biljoenen dollars aan afgeleide producten en diensten mogelijk en vormen de verborgen basis van ons digitale leven steveblank.com. Toch is de productie van halfgeleiders de afgelopen twee jaar een arena met hoge inzet geworden van innovatie en geopolitieke spanningen. Een door de pandemie veroorzaakte chiptekort liet zien hoe kwetsbaar de toeleveringsketen kan zijn, waardoor fabrieken stil kwamen te liggen en prijzen stegen. Tegelijkertijd rivaliseren landen om de binnenlandse chipproductie te vergroten om economische en veiligheidsredenen, waarbij honderden miljarden worden geïnvesteerd in nieuwe fabs (chipfabrieken) en een wereldwijde “chipoorlog” wordt ontketend.
Dit rapport biedt een uitgebreide, actuele rondleiding door de wereld van halfgeleiders – waarin wordt uitgelegd wat halfgeleiders zijn en hoe ze werken, hoe chips van begin tot eind worden vervaardigd, wie de belangrijkste spelers zijn (bedrijven en landen) in elke fase, en waar de kwetsbaarheden in de toeleveringsketen liggen. We gaan ook in op de meest geavanceerde technologieën en materialen die moderne chips mogelijk maken, de nieuwste innovaties en R&D-trends, en de geopolitieke en beleidsmatige strijd die de sector hervormt. Tot slot onderzoeken we de economische impact van de halfgeleidersector, de ecologische voetafdruk, en de dreigende uitdagingen op het gebied van personeel. Van recente inzichten van experts tot belangrijke ontwikkelingen in 2024-2025: dit rapport laat zien waarom de productie van halfgeleiders vandaag de dag tot de belangrijkste – en meest fel bevochten – domeinen ter wereld behoort.
Wat zijn halfgeleiders en hoe werken ze?
Halfgeleiders zijn materialen (zoals silicium) die onder verschillende omstandigheden als elektrische geleider of isolator kunnen fungeren, waardoor ze perfect zijn voor het regelen van elektrische stroom techtarget.com. In de praktijk is een halfgeleiderapparaat (chip) in wezen een netwerk van piepkleine elektrische schakelaars (transistors) die aan of uit kunnen worden gezet door elektrische signalen. Moderne geïntegreerde schakelingen bevatten miljarden van deze transistorschakelaars op een chip ter grootte van een vingernagel, waardoor complexe berekeningen en signaalverwerking mogelijk zijn. “Eenvoudig gezegd is een halfgeleider een elektrische schakelaar die door elektriciteit aan of uit kan worden gezet. De meeste moderne technologie bestaat uit miljoenen van deze kleine, onderling verbonden schakelaars,” legt een TechTarget engineering primer uit techtarget.com.
Omdat ze de stroom nauwkeurig kunnen regelen, dienen halfgeleiderchips als de “hersenen” of het “geheugen” van elektronische apparaten. Logische chips (zoals CPU’s, GPU’s, AI-versnellers) verwerken gegevens en nemen beslissingen, geheugenchips slaan informatie op, en analoge/vermogenchips maken verbinding met de fysieke wereld. Door zuivere halfgeleiderkristallen te doteren met kleine onzuiverheden, maken fabrikanten componenten zoals transistors, diodes en geïntegreerde schakelingen die gebruikmaken van kwantumfysica om elektrische signalen te schakelen en te versterken techtarget.com. Het resultaat is dat halfgeleiders rekenkundige bewerkingen kunnen uitvoeren, binaire gegevens kunnen opslaan en kunnen communiceren met sensoren/actuatoren – mogelijkheden die vrijwel alle moderne technologie ondersteunen, van digitale communicatie tot huishoudelijke apparaten en medische apparatuur steveblank.com.
De chips van vandaag zijn verbluffende staaltjes van techniek. Een geavanceerde processor kan tientallen miljarden transistors bevatten, geëtst in silicium, met structuren die slechts enkele nanometers groot zijn (op atomaire schaal). Zo bevat Apple’s M1 Ultra-chip 114 miljard transistors op één stuk silicium bipartisanpolicy.org. Deze transistors schakelen aan en uit op gigahertz-snelheden, waardoor het apparaat miljarden bewerkingen per seconde kan uitvoeren. Kortom, halfgeleiders zijn de fundamentele technologie van de moderne wereld geworden, en drijven alles aan van smartphones en auto’s tot cloudservers en industriële machines. Er wordt vaak gezegd dat “halfgeleiders het nieuwe olie zijn” – een essentiële grondstof waar landen en industrieën van afhankelijk zijn voor vooruitgang en veiligheid.
Hoe chips worden gemaakt: het productieproces van halfgeleiders
Het bouwen van een microchip is een van de meest complexe productieprocessen ooit bedacht – “een bedrijfstak die materialen atoom voor atoom manipuleert” in fabrieken die tientallen miljarden dollars kosten steveblank.com. Het begint allemaal met grondstoffen en eindigt met afgewerkte chips die klaar zijn voor gebruik. Hier is een overzicht van het end-to-end chipfabricageproces:
- Van ruw silicium tot wafer: Gewoon zand (siliciumdioxide) wordt geraffineerd tot puur silicium. Een siliciumkristal wordt gegroeid en vervolgens in dunne wafers (rondjes) gesneden die duizenden chips bevatten bipartisanpolicy.org. Elke wafer ziet er glanzend en glad uit, maar op microscopisch niveau is het een ongerept rooster van siliciumatomen.
- Front-end fabricage: De echte magie gebeurt in de cleanroom “fab” waar complexe circuits op elke wafer worden aangebracht. Chipfabricage omvat honderden nauwkeurige stappen, maar de belangrijkste fasen zijn: depositie van ultradunne materiaallagen op de wafer; photoresist-coating; fotolithografie (waarbij gefocust licht wordt gebruikt om via maskers kleine patronen op de wafer te etsen, vergelijkbaar met het afdrukken van een circuitblauwdruk); etsen en doperen (materiaal verwijderen en ionen implanteren om transistors en verbindingen te vormen); en deze stappen laag voor laag herhalen bipartisanpolicy.org. Transistors – in wezen de aan/uit-schakelaars – worden opgebouwd door deze gepatroneerde lagen die microscopische elektrische paden creëren. Dit is fabricage op nanometerschaal – moderne chips kunnen meer dan 50 lagen circuits bevatten en structuren van slechts 3 nm (nanometer) breed. Elke stap moet worden uitgevoerd met atomaire precisie; een stofdeeltje of een kleine afwijking kan de chip vernietigen.
- Back-end en verpakking: Na de front-end fabricage bevat de afgewerkte wafer een raster van vele individuele chips (dies). De wafer wordt in afzonderlijke chips gesneden, en elke chip wordt vervolgens verpakt. Verpakken houdt in dat de kwetsbare chip op een substraat wordt gemonteerd, verbonden wordt met piepkleine gouden of koperen contacten, en wordt ingekapseld (vaak met een beschermende hars en warmteverspreider) zodat deze kan worden gehanteerd en geïntegreerd op printplaten bipartisanpolicy.org. De verpakte chip is wat op het moederbord van je telefoon of de printplaat van je pc wordt gesoldeerd. Chips ondergaan ook strenge testen in deze fase om te garanderen dat ze naar behoren werken.
Ondanks de vereenvoudigde samenvatting hierboven, is het maken van geavanceerde halfgeleiders een enorm complex, meerdere maanden durend proces. Een toonaangevende chip kan meer dan 1.000 processtappen vereisen en extreem precieze apparatuur. Zo kunnen de nieuwste fotolithografiemachines (die circuitpatronen projecteren met ultraviolet licht) meer dan $300 miljoen per stuk kosten, en elke dergelijke machine “kan evenveel elektriciteit verbruiken als duizend huishoudens,” volgens Bloomberg bipartisanpolicy.org. Deze machines gebruiken Extreme Ultraviolet (EUV) licht om ultrakleine structuren te etsen en zijn zo geavanceerd dat slechts één bedrijf ter wereld (ASML in Nederland) ze momenteel maakt patentpc.com. De kapitaalinvestering is enorm: het bouwen van een nieuwe chipfabriek kan meer dan 3 jaar duren en meer dan $10 miljard aan investeringen vereisen bipartisanpolicy.org. Leidend bedrijven als TSMC, Samsung en Intel geven jaarlijks tientallen miljarden uit aan het uitbreiden en uitrusten van fabrieken.
De beloning voor al deze inspanningen is verbazingwekkende technologie: een enkele 12-inch wafer kan, eenmaal volledig verwerkt, honderden afgewerkte chips bevatten met gezamenlijk triljoenen transistors steveblank.com. Elke chip wordt getest en kan eenmaal ingezet miljarden berekeningen per seconde uitvoeren. De kleine schaal en hoge dichtheid van moderne chips geven ze ongelooflijke kracht. Zoals een industrieblog opmerkte, heeft die wafer in de cleanroom “twee biljoen transistors erop” geproduceerd met atomaire precisiesteveblank.com. Dit fabricagevermogen – continu verfijnd over decennia – is wat onze krachtige en betaalbare elektronica vandaag de dag mogelijk maakt.
Belangrijkste spelers in de halfgeleiderketen (bedrijven & landen)
De productie van halfgeleiders wordt niet door één type bedrijf afgehandeld; het is een ingewikkeld ecosysteem van bedrijven, elk gespecialiseerd in verschillende stadia. Als we in de toeleveringsketen kijken, vinden we een netwerk van honderden sterk gespecialiseerde spelers wereldwijd, die allemaal van elkaar afhankelijk zijn steveblank.com. Hier zijn de belangrijkste categorieën spelers en wie daarin domineren:
- Chipontwerpers (Fabless-bedrijven): Deze bedrijven ontwerpen halfgeleiderchips, maar besteden de daadwerkelijke productie uit. Ze maken de blauwdrukken en het intellectueel eigendom voor chips. Veel van ’s werelds bekendste chipmerken – waaronder Apple, NVIDIA, Qualcomm, AMD, Broadcom – zijn fabless ontwerpers. De VS heeft een sterke voorsprong in dit segment (thuisbasis van ~50% van de fabless bedrijven patentpc.com), samen met bedrijven in Europa (bijv. ARM in het VK voor chip IP-kernen steveblank.com) en Azië. Fabless bedrijven richten zich op R&D en innovatie in chiparchitectuur, en huren vervolgens contractfabrikanten in om de chips te produceren.
- Geïntegreerde apparaatfabrikanten (IDM’s): Dit zijn giganten zoals Intel, Samsung en Micron die zowel chips ontwerpen als produceren in eigen huis. Intel (VS) was historisch leider in het ontwerp en de fabricage van microprocessoren voor pc’s en servers, Samsung (Zuid-Korea) en Micron (VS) doen dit vooral bij geheugenchips. IDM’s beheren hun eigen fabrieken en produceren chips voor hun eigen producten (en soms ook voor anderen). De trend van de afgelopen decennia is echter een verschuiving naar het fabless-foundry model voor meer efficiëntie.
- Halfgeleiderfabrieken (contractfabrikanten): Fabrieken zijn de chipfabrieken die daadwerkelijk chips produceren (voor fabless klanten of IDMs die een deel van de productie uitbesteden). Dit segment wordt gedomineerd door Aziatische bedrijven. Taiwan’s TSMC (Taiwan Semiconductor Manufacturing Co.) is de onbetwiste leider, en beheerst in zijn eentje ongeveer 55% van de wereldwijde foundry-markt in 2023 patentpc.com. TSMC is de voorkeursfabrikant voor Apple, AMD, NVIDIA en vele anderen, vooral voor de meest geavanceerde chips (5nm, 3nm nodes). Samsung in Zuid-Korea is de op één na grootste foundry (ongeveer 15–20% marktaandeel) patentpc.com, en produceert ook geavanceerde logische chips. Andere opmerkelijke foundries zijn GlobalFoundries (VS, gericht op mid-range nodes), UMC (Taiwan), en SMIC (China’s grootste foundry). Opvallend is dat Taiwan en Zuid-Korea samen het overgrote deel van de geavanceerde chipproductie voor hun rekening nemen – in feite bevindt ongeveer 92% van ’s werelds meest geavanceerde (<10nm) chipproductiecapaciteit zich alleen al in Taiwan, volgens een Amerikaans overheidsrapport uit 2023 usitc.gov. Dit benadrukt hoe geconcentreerd de chipproductie is geworden in een paar locaties.
- Geheugenchipfabrikanten: Geheugen is een gespecialiseerde subsector, maar essentieel (voor RAM, flashopslag, enz.). Het wordt gedomineerd door IDMs zoals Samsung en SK Hynix (beide Zuid-Koreaans), en Micron (VS). Zo produceren Samsung en SK Hynix samen meer dan 70% van ’s werelds DRAM-geheugenchipspatentpc.com. Deze bedrijven investeren zwaar in de fabricage van DRAM en NAND-flashgeheugen, vaak in enorme fabrieken in Zuid-Korea, Taiwan, de VS, Japan en China.
- Leveranciers van halfgeleiderapparatuur: Deze bedrijven bouwen de gereedschappen en machines voor chipfabricage – een absoluut cruciale, hightech industrie op zich. Toonaangevende apparatuurmakers zijn onder andere ASML (Nederland), dat exclusief EUV-litografiesystemen maakt die essentieel zijn voor chips van 7nm en kleiner patentpc.com; Applied Materials, Lam Research, KLA (alle VS), die apparatuur leveren voor depositie, etsen en inspectie; Tokyo Electron en Nikon (Japan) voor lithografie- en etsgereedschappen; en anderen. Zonder deze geavanceerde machines kunnen fabrieken niet functioneren. De VS, Japan en Nederland domineren historisch gezien de halfgeleiderapparatuur – een van de redenen waarom exportbeperkingen op deze machines een geopolitiek onderwerp zijn geworden (later meer hierover).
- Materialen- en chemieleveranciers: Chipproductie is ook afhankelijk van een complexe aanvoer van gespecialiseerde materialen – van ultrazuivere siliciumwafels tot exotische chemicaliën en gassen. Enkele voorbeelden: Shin-Etsu Handotai en SUMCO (Japan) produceren een groot deel van ’s werelds siliciumwafels. JSR, Tokyo Ohka Kogyo (Japan) en anderen leveren photoresists (lichtgevoelige chemicaliën) steveblank.com. Industriële gasbedrijven zoals Linde, Air Liquide leveren de meer dan 100 soorten gassen die in fabs worden gebruikt (bijv. fluor, neon, argon) steveblank.com. Veel van deze kritieke materialen zijn geconcentreerd in Japan, China en Europa. Zo is Japan al lange tijd een grootmacht in halfgeleiderchemicaliën, terwijl China veel zeldzame mineralen die in chips worden gebruikt (zoals gallium en germanium) raffineert. Dit betekent dat landen die domineren in grondstoffen (China, Rusland, enz.) en landen die uitblinken in gespecialiseerde chemicaliën (Japan) een buitenproportionele rol spelen in de toeleveringsketen.
- EDA- en IP-leveranciers: Voor het produceren moeten chips worden ontworpen en geverifieerd. Electronic Design Automation (EDA) softwaretools worden in feite door drie grote bedrijven geleverd – Synopsys, Cadence (beide VS) en Siemens EDA (Mentor Graphics) – allemaal Amerikaanse of Amerikaans-geallieerde bedrijven steveblank.com. Zij hebben vrijwel een monopolie op de complexe software die ingenieurs gebruiken om miljarden transistors te ontwerpen en simulaties uit te voeren. Daarnaast worden kernontwerpen (zoals CPU-cores) vaak in licentie gegeven door IP-bedrijven zoals ARM (VK), dat blauwdrukontwerpen levert die in de meeste mobiele processoren worden gebruikt steveblank.com. Deze upstream spelers zijn cruciale mogelijkmakers voor de hele industrie.
- Uitbestede assemblage en test van halfgeleiders (OSAT): Zodra wafels zijn gemaakt, verzorgen gespecialiseerde aannemers de verpakking en het testen van chips. Grote OSAT-bedrijven zijn onder andere ASE Technology Holding (Taiwan) – ’s werelds grootste verpakkingsbedrijf – en Amkor (VS), evenals vele bedrijven gevestigd in China, Maleisië en Vietnam. Zuidoost-Azië is zelfs een knooppunt geworden voor chipassemblage: zo verzorgt Maleisië ongeveer 13% van de wereldwijde chipverpakking en -test diensten patentpc.com, en de OSAT-sector van Vietnam groeit snel patentpc.com. Deze stappen zijn arbeidsintensief en bedrijven vestigen zich vaak in landen met een geschoolde beroepsbevolking en lagere kosten.
Samengevat is de productie van halfgeleiders een mondiaal verspreide inspanning, maar met kritieke knelpunten – een paar bedrijven of landen leiden elk segment. Zo zijn er slechts drie bedrijven (TSMC, Samsung, Intel) die het overgrote deel van de geavanceerde chipproductie voor hun rekening nemen, en slechts drie landen (Taiwan, Zuid-Korea, China) produceren tegenwoordig bijna alle chips patentpc.com. Deze geconcentreerde structuur heeft grote gevolgen voor de veiligheid van de toeleveringsketen, zoals we hierna zullen bekijken.
Structuur en kwetsbaarheden van de toeleveringsketen
De toeleveringsketen van halfgeleiders wordt wel “de meest complexe toeleveringsketen van alle industrieën”usitc.gov genoemd – en recente gebeurtenissen hebben aangetoond hoe kwetsbaar deze kan zijn. Van natuurrampen tot geopolitieke conflicten, een reeks kwetsbaarheden bedreigt de soepele doorstroming van chips. Belangrijke knelpunten en risico’s zijn onder andere:
- Sterke geografische concentratie: De geografische clustering van de sector betekent dat een verstoring in één regio de hele wereld kan stilleggen. Nergens is dit duidelijker dan bij de buitenproportionele rol van Taiwan. Hoewel Taiwan ongeveer 18% van alle chips qua volume produceert, is het goed voor “ongeveer 92% van ’s werelds meest geavanceerde chipproductiecapaciteit,” volgens een USITC-rapport uit 2023 usitc.gov. Met andere woorden, bijna alle geavanceerde (sub-10nm) chips komen uit Taiwan (voornamelijk TSMC), met de rest uit Zuid-Korea. Dit is een groot leveringsrisico – elke onderbreking (een aardbeving, een geopolitieke crisis) kan de wereldwijde technologische toeleveringsketens verlammenusitc.gov. Deskundigen merken zelfs op dat een grote verstoring van de fabrieken in Taiwan een economische ramp zou zijn die veel verder reikt dan de technologiesector. Zuid-Korea is een ander enkelvoudig faalpunt: bijna alle hoogwaardige geheugenchips komen bijvoorbeeld van twee bedrijven daar. In het besef hiervan proberen landen en bedrijven nu de productie geografisch te diversifiëren (een verschuiving van globalisering naar “regionalisering”)nefab.com, maar het bouwen van nieuwe fabrieken elders kost tijd.
- Afhankelijkheid van enkele leveranciers: Bepaalde kritieke inputs zijn afhankelijk van enkele of zeer beperkte leveranciers. Een goed voorbeeld is ASML – het Nederlandse bedrijf is de enige bron van EUV-litografiemachines die nodig zijn voor topchips patentpc.com. Als ASML geen machines kan leveren (door exportverboden of productieproblemen), komt de chipontwikkeling stil te liggen. Ook zijn er voor belangrijke chemicaliën vaak maar een paar gekwalificeerde leveranciers. Zo leveren een handvol Japanse bedrijven het merendeel van de fotolakchemicaliën wereldwijd. Geavanceerde chipontwerpsoftware (EDA-tools) is een andere flessenhals, die wordt gedomineerd door slechts drie Amerikaanse leveranciers. Deze concentratiepunten betekenen dat de hele keten zo sterk is als de zwakste (of smalste) schakel.
- Risico’s rond materialen en natuurlijke hulpbronnen: De productie van halfgeleiders is afhankelijk van bepaalde zeldzame materialen en geraffineerde chemicaliën – en verstoringen in deze aanvoer hebben al voor problemen gezorgd. De oorlog tussen Rusland en Oekraïne in 2022 liet dit zien: Oekraïne leverde ongeveer 25–30% van het wereldwijd gezuiverde neon-gas (gebruikt voor laserlithografie), en Rusland leverde een vergelijkbaar aandeel van het wereldwijde palladium (gebruikt in sommige chipprocessen) usitc.gov. Toen de oorlog deze aanvoer verstoorde, kwam de chipproductie in gevaar tot alternatieve bronnen werden opgeschaald usitc.gov. Een ander voorbeeld kwam halverwege 2023: China reageerde op Amerikaanse technologische beperkingen door de export van gallium en germanium te verbieden – twee obscure metalen die essentieel zijn voor halfgeleiderlasers, radiofrequentiechips en zonnecellen deloitte.com. China produceert het merendeel van deze elementen, dus deze stap zorgde ervoor dat fabrikanten naarstig op zoek moesten naar andere leveranciers. Deze incidenten tonen een kwetsbaarheid aan: als een enkele bron van een kritisch materiaal uitvalt, kan dat het hele chipproductieproces verstoren.
- Extreme complexiteit en doorlooptijden: Het kan maanden duren om een batch chips te maken en jaren om een nieuwe fabriek vanaf nul te bouwen. Deze lange doorlooptijd betekent dat de toeleveringsketen zich niet snel kan herstellen van verstoringen. Tijdens de COVID-19-pandemie leidde bijvoorbeeld een snelle vraagpiek in combinatie met sluitingen tot een ernstige chiptekort in 2021, dat meer dan een jaar duurde om geleidelijk op te lossen usitc.gov. Het tekort trof autofabrikanten bijzonder hard – fabrieken kwamen stil te liggen en de auto-industrie verloor naar schatting $210 miljard aan omzet in 2021 door een gebrek aan chips usitc.gov. Door de complexe, just-in-time aard van de chipvoorziening (met minimale voorraden) kan zelfs een kleine storing – een brand in een Japanse fabriek, een vorstperiode in Texas waardoor fabrieken uitvallen, of een droogte in Taiwan die de watervoorziening vermindert – uitmonden in wereldwijde productievertragingen. We zagen dit bij een brand in een Renesas-fabriek voor automobielchips in 2021 en stroomuitval in fabrieken in Texas datzelfde jaar, die elk tot vertragingen in de productieketen leidden.
- Fragiele “just-in-time”-keten: Jarenlang zorgde efficiëntie ervoor dat bedrijven hun voorraden laag hielden en vertrouwden op realtime levering. Maar dat liet geen buffer voor verstoringen. De geglobaliseerde keten was geoptimaliseerd voor kosten, niet voor veerkracht. Nu, met de lessen van de pandemie, streven bedrijven en overheden naar “veerkracht” – het aanleggen van grotere voorraden chips of grondstoffen, “friendshoring” van productie naar vertrouwde landen, en het dubbel inkopen van kritieke componenten reuters.com. Toch verlopen de veranderingen geleidelijk en zijn ze kostbaar.
- Geopolitieke fragmentatie: Misschien is de grootste opkomende kwetsbaarheid de politisering van de chip-toeleveringsketen. De technologische rivaliteit tussen de VS en China heeft geleid tot exportcontroles en zwarte lijsten die de wereld feitelijk in tweeën splitsen voor halfgeleiders. “In de chipsector is globalisering dood. Vrijhandel is nog niet helemaal dood, maar het is in gevaar,” zei TSMC-oprichter Morris Chang in 2023. In het afgelopen jaar hebben de VS en hun bondgenoten de toegang van China tot geavanceerde chiptechnologie steeds verder beperkt, uit angst voor veiligheidsimplicaties. Dit heeft ertoe geleid dat China extra inzet op eigen technologie en zelfs bepaalde exporten als tegenreactie beperkt. Het resultaat is een meer gespleten toeleveringsketen – een waarin op het Westen en op China georiënteerde ecosystemen mogelijk minder onderling afhankelijk worden. Hoewel dit enige redundantie kan toevoegen, betekent het ook minder efficiëntie, hogere kosten, en mogelijke duplicatie van inspanningen over twee technologische sferen theregister.com. Chang stelde onomwonden “globalisering is bijna dood en vrijhandel is bijna dood” theregister.com, en waarschuwde dat het gouden tijdperk van een verenigde wereldwijde chipketen ten einde loopt. Deze overgangsperiode brengt onzekerheid en risico met zich mee, omdat bedrijven hun weg moeten vinden in complexe nieuwe regels over aan wie ze mogen verkopen en waar ze mogen bouwen.
Kortom, de halfgeleider-toeleveringsketen is een tweesnijdend zwaard: het wereldwijde karakter zorgde voor opmerkelijke innovatie en schaal tegen lage kosten, maar creëerde ook gevaarlijke single points of failure. Een droogte in Taiwan of een politieke impasse in de Zuid-Chinese Zee is niet alleen een lokaal probleem – het kan de productie van smartphones, auto’s en datacenter-servers wereldwijd verstoren usitc.gov. Dat besef zorgt nu voor enorme inspanningen om de veerkracht te vergroten – van overheidssubsidies voor lokale fabrieken tot diversificatie van leveranciers. Maar het opbouwen van redundantie kost tijd, en in de tussentijd blijft de wereld zeer kwetsbaar voor schokken in de halfgeleider-toelevering.
Belangrijke materialen en technologieën in chipproductie
De kunst van chipproductie steunt op een reeks geavanceerde technologieën en gespecialiseerde materialen. Inzicht hierin laat zien waarom het maken van chips zo uitdagend is (en waarom slechts een paar spelers dit op het hoogste niveau kunnen):
- Siliciumwafers: De meeste chips worden gemaakt op basis van silicium – een overvloedig element waarvan de halfgeleidende eigenschappen het ideaal maken. Siliciumstaven worden in spiegelgladde wafers gesneden (300 mm diameter voor de meest geavanceerde fabrieken vandaag de dag). Deze wafers vormen het startpunt voor chips. Het produceren van defectvrije, pure siliciumkristallen is op zichzelf al een hightechproces dat slechts door een paar bedrijven wordt beheerst (voornamelijk in Japan). Andere halfgeleidermaterialen worden ook gebruikt voor nichetoepassingen: bijvoorbeeld galliumarsenide of indiumfosfide voor hoogfrequente RF-chips, en siliciumcarbide (SiC) of galliumnitride (GaN) voor vermogenselektronica (zoals EV-motorcontrollers en 5G-basisstations), vanwege hun superieure elektrische eigenschappen bij hoge spanningen of frequenties. Deze samengestelde halfgeleiders zijn cruciaal voor 5G, elektrische voertuigen en de lucht- en ruimtevaart, en er worden inspanningen geleverd om hun productie op te voeren (vaak met betrokkenheid van Amerikaanse, Europese en Japanse bedrijven die vooroplopen in materiaalkunde).
- Fotolithografietechnologie: De kern van moderne chipfabricage is fotolithografie – het gebruik van licht om piepkleine patronen te etsen. Deze technologie heeft bijna sciencefictionachtige proporties aangenomen. De huidige toonaangevende fabrieken gebruiken Extreme Ultraviolet (EUV) lithografie, die werkt op een golflengte van 13,5 nm en extreem complexe optica, plasmalichtbronnen en vacuümsystemen omvat. Zoals vermeld, is ASML de enige producent van EUV-scanners patentpc.com. Elke EUV-machine weegt 180 ton, bevat duizenden componenten (Zeiss-spiegels, door laser opgewekte plasmalichtbron, enz.), en kost meer dan $300 miljoen bipartisanpolicy.org. EUV maakt het mogelijk om patronen van ~7 nm en kleiner te maken met minder stappen. Voor oudere nodes (bijv. 28nm, 14nm) gebruiken fabrieken Deep Ultraviolet (DUV) lithografie – nog steeds complex, maar met een iets bredere leveranciersbasis (ASML, Nikon, Canon leveren deze machines). Vooruitgang in lithografie is de belangrijkste drijvende kracht achter de Wet van Moore, waardoor de verdubbeling van transistorendichtheden mogelijk werd. De volgende stap in lithografie is al in ontwikkeling: High-NA EUV (hogere numerieke apertuurlenzen voor nog fijnere patronen), gericht op 2nm en kleinere chips tegen 2025-2026. De hele wereld van chipproductie hangt grotendeels af van vooruitgang in deze optische technologie.
- Chemische processen en gassen: Een moderne fabriek gebruikt een verbazingwekkende reeks chemicaliën – van gassen zoals fluor, argon, stikstof, silaan tot vloeibare oplosmiddelen, zuren en photoresists. Meer dan 100 verschillende gassen (veelal giftig of zeer gespecialiseerd) kunnen worden gebruikt in verschillende depositie- en etsprocessen steveblank.com. Photoresist-chemicaliën zijn lichtgevoelige polymeren die op wafers worden aangebracht om circuitpatronen over te brengen – een niche die wordt gedomineerd door Japanse bedrijven steveblank.com. Chemical Mechanical Planarization (CMP) slurries met nano-schuurmiddelen worden gebruikt om waferlagen vlak te polijsten steveblank.com. Zelfs gedeïoniseerd ultrapuur water is een cruciaal “materiaal” – fabs verbruiken enorme hoeveelheden om wafers te spoelen (zoals besproken in de milieusectie). Elk materiaal moet aan extreme zuiverheidseisen voldoen, omdat één enkele onzuiverheid of deeltje miljarden transistors kan vernietigen. De levering van deze materialen is dus een hightech onderneming op zich, vaak met slechts enkele gekwalificeerde leveranciers (en daardoor kwetsbaar voor verstoringen, zoals eerder genoemd).
- Transistortechnologie (Node-generaties): Chips worden vaak geclassificeerd op basis van hun “node” of transistorafmeting – bijvoorbeeld 90nm, 28nm, 7nm, 3nm, enz. Kleiner is over het algemeen beter (meer transistors per oppervlakte, hogere snelheid, lager energieverbruik). Hoe worden deze piepkleine transistors gemaakt? Het omvat zowel lithografie om hun kleine structuren te definiëren als slimme transistorarchitectuur. De industrie is overgestapt van traditionele vlakke (planar) transistors naar FinFET (3D-fintransistors) rond de 22nm-node om lekkage te beheersen. Nu, bij ~3nm, wordt een nieuw ontwerp geïntroduceerd genaamd Gate-All-Around (GAA) of nanosheet-transistors (Samsung’s 3nm gebruikt GAA, en TSMC/Intel plannen GAA bij 2nm) – hierbij wordt de poort van de transistor volledig rond het kanaal gewikkeld voor nog betere controle. Deze vooruitgang in apparaatstructuur, samen met nieuwe materialen (zoals high-κ diëlektrica, metalen poorten), hebben Moore’s Law verlengd, zelfs nu eenvoudige verkleining moeilijker wordt bipartisanpolicy.org. Er is een hele pijplijn van R&D naar nieuwe materialen op transistor-niveau – bijvoorbeeld het gebruik van germanium of 2D-materialen (zoals grafeen) voor kanalen om de mobiliteit te verhogen, of III-V halfgeleiders voor bepaalde lagen. Hoewel deze nog niet op grote schaal worden geproduceerd voor logica, kunnen dergelijke materialen in de komende jaren verschijnen nu siliciumtransistors hun fysieke limieten bereiken.
- Verpakking en chipintegratietechnologie: Nu het verkleinen van transistors steeds minder oplevert, verschuift de innovatie naar chipverpakking en integratie. Geavanceerde verpakking maakt het mogelijk om meerdere chips (chiplets) in één behuizing te combineren, verbonden door hogedichtheids-interconnects. Technieken zoals TSMC’s CoWoS en SoIC, Intel’s Foveros en AMD’s chiplet-architectuur stellen ontwerpers in staat om verschillende “tegels” (CPU-kernen, GPU, IO, geheugen) in één module te combineren. Dit verbetert de prestaties en de opbrengst (kleinere chips zijn makkelijker foutloos te produceren en worden daarna samengevoegd). Zo gebruiken de nieuwste CPU’s van AMD chiplets, en Intel’s aankomende Meteor Lake ook. 3D-stapeling is een andere technologie – chips worden op elkaar gestapeld, zoals geheugen op logica (bijv. HBM high-bandwidth memory-stapels) om bandbreedteknelpunten te overwinnen. De industrie werkt aan standaardisatie van chiplet-interfaces (UCIe) zodat chips van verschillende leveranciers op een dag interoperabel kunnen zijn in één behuizing bakerbotts.com. Kortom, “chiplets zijn als Legoblokjes – kleinere, gespecialiseerde chips die gecombineerd kunnen worden om krachtigere systemen te maken,” zoals MIT Tech Review het verwoordde (een illustratie van een belangrijke innovatietrend). Deze verpakkingsrevolutie is een belangrijke technologische strategie om de systeemprestaties te blijven verbeteren, zelfs als de transistorverkleining vertraagt.
- Ontwerpsoftware & IP: Hoewel het geen materiaal is, is het vermeldenswaard dat de EDA (Electronic Design Automation)-tools en IP-cores die worden gebruikt om chips te ontwerpen, op zichzelf cruciale technologieën zijn. Moderne chips zijn zo complex dat AI-ondersteunde EDA opkomt – tools gebruiken nu machine learning om chipindelingen te optimaliseren en ontwerpen sneller te verifiëren steveblank.com. Aan de IP-kant zijn kernontwerpen zoals ARM’s CPU-cores of Imagination’s GPU-cores fundamentele technologieën die veel chipbedrijven in licentie nemen in plaats van ze opnieuw uit te vinden, en zo als bouwstenen dienen.
- Opkomende computerparadigma’s: Naast traditionele digitale chips worden nieuwe technologieën onderzocht: quantumcomputingchips (met qubits gemaakt van supergeleidende circuits of gevangen ionen) beloven exponentiële versnellingen voor bepaalde taken, al zijn ze nog op onderzoeksniveau. Fotonic geïntegreerde schakelingen gebruiken licht in plaats van elektriciteit voor communicatie en mogelijk ook voor berekeningen op zeer hoge snelheden met weinig warmte – al gebruikt in sommige communicatie-infrastructuren. Neuromorfe chips proberen hersenneurale netwerken na te bootsen in hardware voor AI-toepassingen. Hoewel deze nog niet mainstream zijn, kan doorlopend onderzoek ze de komende jaren onderdeel maken van het halfgeleiderlandschap.
Samengevat vereist het maken van halfgeleiders het beheersen van een verbluffend scala aan technologieën – van materiaalkunde (het kweken van perfecte kristallen, chemie van etsen) tot optische fysica (nanofotonica van lithografie) tot informatica (ontwerpalgoritmen). De complexiteit is de reden waarom slechts een paar ecosystemen (Taiwan, Zuid-Korea, VS, Japan, Europa) deze technologieën volledig beheersen, en waarom laatkomers grote hindernissen moeten overwinnen om bij te blijven. Het is ook de reden waarom chips zo moeilijk te maken zijn – maar zo wonderbaarlijk in wat ze bereiken.
Innovaties en R&D-richtingen
De halfgeleiderindustrie wordt gedreven door voortdurende innovatie – beroemd samengevat in Moore’s Law, de observatie dat het aantal transistors op chips ongeveer elke twee jaar verdubbelt. Hoewel de Wet van Moore vertraagt door fysieke beperkingen, is onderzoek en ontwikkeling (R&D) in de chipwereld levendiger dan ooit, met het verkennen van nieuwe manieren om de prestaties te blijven verbeteren. Hier zijn enkele belangrijke innovaties en toekomstige richtingen voor 2024-2025:
- De grens van nodes verleggen: De grote spelers racen om de volgende generaties chiptechnologie te commercialiseren. TSMC en Samsung zijn begonnen met 3 nanometer productie in 2022-2023; nu plant TSMC 2 nm fabs tegen 2025-2026, en IBM (met Rapidus in Japan) heeft zelfs een laboratoriumprototype van een 2 nm-chip gedemonstreerd. Intel wil het procesleiderschap herwinnen met nodes die het 20A en 18A (ongeveer 2 nm equivalent) noemt tegen 2024-2025, met integratie van ribbon-stijl GAA-transistors (“RibbonFET”). Elke node-krimp vereist enorme R&D-inspanningen – nieuwe lithografietechnieken, nieuwe materialen (zoals kobalt of ruthenium voor interconnects, nieuwe isolatoren), en meer EUV-lagen. Er wordt zelfs gesproken over sub-1nm-processen (zogenaamde angstrom-schaal) later dit decennium, hoewel de “nm”-labels dan vooral marketing zijn – de werkelijke afmetingen zijn dan slechts enkele atomen dik.
- Chiplet- en modulaire architecturen: Zoals genoemd is chiplet-gebaseerd ontwerp een belangrijke innovatie om in de gaten te houden. Het wordt al gebruikt (AMD’s Zen-processors, Intels aankomende Meteor Lake, Apple’s M1 Ultra die in feite twee M1 Max-chips samenvoegt via een interposer), en het ontwikkelt zich met standaardinterfaces. Deze modulaire aanpak maakt het mogelijk om IP-blokken te hergebruiken, process nodes te mixen (bijvoorbeeld analoog op een oudere node-chiplet, CPU’s op een nieuwere node-chiplet), en betere opbrengsten te behalen. Het UCIe (Universal Chiplet Interconnect Express) consortium, opgericht in 2022, ontwikkelt open standaarden zodat een bedrijf in principe kant-en-klare chiplet-componenten kan kopen en integreren – net als het in elkaar klikken van Lego-blokken. In 2024 zien we dat chiplets meer gespecialiseerde combinaties mogelijk maken, zoals het eenvoudig integreren van AI-accelerators of HBM-geheugenstapels om prestaties te schalen bakerbotts.com. In de toekomst kan dit de manier waarop chips worden ontworpen en wie ze kan produceren drastisch veranderen (de toetredingsdrempels verlagen voor nieuwe spelers die zich op één chiplet-niche kunnen richten).
- Kunstmatige Intelligentie (AI) en Gespecialiseerde Chips: De enorme vraag naar AI-computing (bijv. het trainen van grote neurale netwerken voor generatieve AI) bepaalt de innovatie in chips. Traditionele CPU’s zijn inefficiënt voor AI-taken, dus GPU’s (grafische processors) en AI-accelerators (TPU’s, NPU’s, enz.) zijn zeer gewild. In 2024 zagen we een “AI-goudkoorts” in halfgeleiders – de datacenter-GPU’s van Nvidia, bijvoorbeeld, worden zo snel verkocht als ze geproduceerd kunnen worden, en veel startups ontwerpen AI-specifieke chips. Generatieve AI-chips (waaronder CPU’s, GPU’s, gespecialiseerde AI-accelerators, geheugen, netwerken) hebben in 2024 waarschijnlijk meer dan $125 miljard aan omzet behaald – meer dan het dubbele van de oorspronkelijke prognoses – en vormen meer dan 20% van alle chipverkopen deloitte.com. Dit stimuleert R&D naar architecturen die geoptimaliseerd zijn voor AI: denk aan tensorprocessors, neuromorfe chips, in-memory computing (gegevens verwerken in geheugencellen), en zelfs analoge computing voor AI. Grote spelers zoals NVIDIA, Google (TPU), Amazon (Inferentia), en startups (Graphcore, Cerebras, enz.) ontwikkelen innovatieve ontwerpen. De CEO van AMD, Lisa Su, schatte dat de totale markt voor AI-gerelateerde chips kan oplopen tot $500 miljard in 2028deloitte.com – een getal groter dan de hele halfgeleiderindustrie van 2023, wat het transformerende potentieel van AI onderstreept. Dergelijke prognoses zorgen voor enorme investeringen in AI-chip R&D.
- 3D-integratie & Heterogene Integratie: Naast chiplets naast elkaar is 3D-stapeling (chips op elkaar) een ander grensgebied. Geheugenstapeling (bijv. HBM op GPU’s) is al gebruikelijk. De volgende stap is het stapelen van logische chips om verbindingen te verkorten – bijvoorbeeld cachegeheugen direct bovenop een CPU-corelaag plaatsen voor snellere toegang. Onderzoeksprojecten verkennen 3D-IC’s met duizenden verticale verbindingen (through-silicon vias of zelfs verbonden inter-die verbindingen op nanoschaal). Heterogene integratie verwijst naar het samenvoegen van verschillende technologieën (CMOS-logica, DRAM-geheugen, fotonica, enz.) in één pakket of stapel. De Amerikaanse CHIPS Act financiert geavanceerde verpakkings- en integratiefaciliteiten omdat dit wordt gezien als een sleutel tot toekomstige vooruitgang wanneer pure schaalverkleining vertraagt. In 2024 demonstreerde Intel het stapelen van een rekenchip bovenop een I/O-chip met “PowerVia” stroomtoevoer aan de achterzijde ertussen, als onderdeel van hun toekomstige ontwerpen. Dit is geavanceerd verpakkingsonderzoek en -ontwikkeling.
- Nieuwe Materialen en Transistorparadigma’s: Onderzoekers werken ook aan post-silicium, post-CMOS technologieën. Grafeen en koolstofnanobuisjes hebben veelbelovende eigenschappen (ultrasnelle elektronenmobiliteit) die veel kleinere transistors mogelijk zouden kunnen maken, maar integratie in massaproductie is uitdagend. Toch zijn experimentele koolstofnanobuis-FET’s al getoond in labchips (MIT maakte een paar jaar geleden beroemd een 16-bits microprocessor volledig uit koolstofnanobuis-transistors). 2D-halfgeleiders zoals molybdeendisulfide (MoS₂) worden onderzocht voor ultradunne kanalen. Ondertussen zijn spintronica (het gebruik van elektronspin voor geheugen, zoals MRAM), ferro-elektrische FET’s, en quantumapparaten actieve onderzoeksgebieden die de huidige technologie voor bepaalde toepassingen kunnen verbeteren of vervangen. Geen van deze zal in 2025 op grote schaal geproduceerd worden, maar investeringen nu kunnen later dit decennium tot doorbraken leiden. Een opmerkelijk voorbeeld: IBM en Samsung kondigden in 2021 onderzoek aan naar VTFET (Vertical Transport FET), een nieuwe verticale transistorstructuur die theoretisch een grote sprong in dichtheid kan bieden door transistors verticaal door de chip te oriënteren.
- Quantumcomputing en Siliciumfotonica: Hoewel niet direct onderdeel van de reguliere CMOS-roadmaps, zijn zowel quantumcomputing als fotonische integratie toekomstige richtingen die overlappen met halfgeleiders. Quantumcomputing R&D heeft miljarden aan investeringen gezien – bedrijven als IBM, Google, Intel maken zelfs quantumprocessorchips (weliswaar met heel andere technologie – bijvoorbeeld supergeleidende circuits bij cryogene temperaturen). Als quantumcomputers opschalen, kunnen ze klassieke halfgeleiders voor bepaalde taken (cryptografie, complexe simulatie) binnen een of twee decennia aanvullen. Siliciumfotonica daarentegen, wordt al geïntegreerd met traditionele chips: optische interfaces voor supersnelle datalinks (zoals tussen serverchips) met behulp van kleine lasers en golfgeleiders op de chip. Techreuzen (zoals Intel, Cisco) hebben fotonische chipprogramma’s, en startups werken aan optische neurale netwerken. In 2024 zagen we verdere vooruitgang met de tweede generatie optische transceiverchips voor datacenters, en onderzoek naar fotonische computing voor AI.
- Geavanceerde Geheugentechnologieën: Innovatie vindt niet alleen plaats in logische chips. Geheugen evolueert ook: 3D NAND-flash gaat naar 200+ lagen (Micron en SK Hynix kondigden >230-laags chips aan), en mogelijk uiteindelijk 500+ lagen tegen 2030, waarbij geheugencellen als wolkenkrabbers worden gestapeld. Nieuwe geheugens zoals MRAM, ReRAM en faseveranderingsgeheugen zijn in ontwikkeling om mogelijk DRAM en flash te vervangen of aan te vullen, met niet-vluchtigheid en betere snelheid of uithoudingsvermogen. In 2023 toonden Intel en Micron beide vooruitgang in deze volgende generatie geheugens. Computationele opslag (waar geheugen ook rekenwerk kan doen) is een andere invalshoek.
Over het algemeen is de R&D-pijplijn rijk – van directe next-gen verbeteringen in productie (2nm, GAA-transistors) tot revolutionaire nieuwe computerparadigma’s. De sector ontvangt ook ongekende overheidssteun voor R&D: zo reserveert de Amerikaanse CHIPS Act miljarden voor nieuwe nationale halfgeleideronderzoekscentra, en de Europese Chips Act verhoogt op vergelijkbare wijze de R&D-financiering semiconductors.org. Deze inspanningen zijn gericht op het veiligstellen van leiderschap in toekomstige technologieën. Een duidelijke trend is massale samenwerking tussen bedrijven, overheden en de academische wereld op pre-competitief onderzoek (gezien de betrokken kosten).
Nu we in 2025 staan, mag de Wet van Moore in traditionele zin vertragen, maar innovators zijn ervan overtuigd dat “More Moore” en “More than Moore” (nieuwe mogelijkheden voorbij schaalvergroting) zullen doorgaan. Een recent artikel in The Economist merkte op dat zelfs als transistors niet elke twee jaar in omvang blijven halveren, het tempo van vooruitgang kan doorgaan via chiplet-architecturen, AI-gedreven ontwerp en specialisatie economist.com. Met andere woorden, het einde van de Wet van Moore betekent niet het einde van snelle verbeteringen – ze zullen gewoon uit andere richtingen komen. De komende jaren worden spannend terwijl we zien of doorbraken zoals High-NA EUV, 3D-chipstapeling, of misschien een onverwachte nieuwe technologie, de sector naar nieuwe hoogten stuwen.
Geopolitieke spanningen en beleidsimplicaties
Halfgeleiders zijn niet alleen business – het zijn geopolitieke chips in een wereldwijd machtsspel. Omdat geavanceerde chips cruciaal zijn voor economische kracht en nationale veiligheid (denk aan militaire technologie, kritieke infrastructuur, veilige communicatie), zijn landen steeds meer overgegaan tot het beschermen en controleren van halfgeleidercapaciteiten. In 2024-2025 zijn deze spanningen alleen maar toegenomen, wat beleid en internationale relaties hertekent. Dit zijn de belangrijkste verhaallijnen:
- VS–China Tech “Chip Oorlog”: De Verenigde Staten en China zijn verwikkeld in een felle concurrentiestrijd om halfgeleiders. De VS ziet de vooruitgang van China op het gebied van chips als een potentiële bedreiging voor de veiligheid (geavanceerde chips kunnen AI aandrijven voor militaire doeleinden, enz.), en neemt krachtige maatregelen om China de toegang tot geavanceerde chiptechnologie te ontzeggen. In oktober 2022 kondigden de VS ingrijpende exportcontroles aan die Chinese bedrijven verbieden om geavanceerde chips (boven bepaalde prestatiedrempels) en de apparatuur om ze te maken te verkrijgen. In 2023 en eind 2024 werden deze beperkingen verder aangescherpt – bijvoorbeeld door zelfs sommige minder geavanceerde Nvidia AI-chips aan China te verbieden, en de lijst van Chinese bedrijven (zoals SMIC, Huawei) onder sancties uit te breiden deloitte.com. De VS oefende ook druk uit op bondgenoten Nederland en Japan om de export van geavanceerde lithografie- en andere chipmachines naar China te beperken, waarmee zij begin 2023 instemden (waardoor China volledig werd afgesneden van EUV-machines, en zelfs van sommige geavanceerde DUV-machines). Het doel van deze beperkingen is om China’s vooruitgang te vertragen op het gebied van de meest geavanceerde halfgeleiders, vooral die nodig zijn voor militaire AI en supercomputers theregister.comm. Amerikaanse functionarissen verklaarden openlijk dat ze een “kleine tuin, hoge omheining” willen behouden – wat betekent: een kleine set van de meest geavanceerde technologie, maar met een vrijwel ondoordringbare blokkade eromheen.
- China’s reactie – Zelfredzaamheid en werving: China heeft niet stilgezeten. Het lanceerde een programma “Made in China 2025” van meer dan $150 miljard om de binnenlandse halfgeleidercapaciteit te ontwikkelen en de afhankelijkheid van buitenlandse technologie te verminderen. Chinese fabrieken zoals SMIC boeken gestage (zij het bescheiden) vooruitgang – ondanks sancties slaagde SMIC erin om in 2022-23 7 nm-chips te produceren (door oudere DUV-lithografie op creatieve manieren te gebruiken) patentpc.com, zoals te zien was in een Huawei-smartphone die in 2023 werd gelanceerd en waarvan uit elkaar gehaalde exemplaren een 7nm in China gemaakte SoC onthulden. China maakt ook gebruik van mazen in de wet en verdubbelt de R&D voor gereedschappen die het niet kan importeren (zoals het ontwikkelen van eigen lithografie-apparatuur, hoewel het nog jaren achterloopt). Een andere tactiek: talentwerving. Nu Amerikaanse regels Amerikanen verbieden om Chinese chipbedrijven te helpen, heeft China agressief ingenieurs uit Taiwan, Korea en elders gerekruteerd, met royale voordelen. “China werft agressief expat-talent… met hoge salarissen, gratis woningen en meer,” meldde Reuters deloitte.com. Deze “talentenoorlog” is een poging om knowhow te importeren. Daarnaast heeft China zijn eigen exportcontroles opgelegd op bepaalde materialen (gallium, germanium) in het midden van 2023 deloitte.com, waarmee het aangeeft dat het kan terugslaan door zijn dominantie in sommige grondstoffen die essentieel zijn voor halfgeleiders te benutten.
- CHIPS-wetten en industriebeleid: Een opvallende ontwikkeling is dat veel overheden beleid hebben ingevoerd om chipproductie terug te halen naar eigen land of naar bevriende landen, waarmee ze breken met decennia van een laissez-faire benadering. De Amerikaanse CHIPS and Science Act (2022) reserveerde $52,7 miljard aan directe financiering om de binnenlandse chipproductie te stimuleren, plus 25% investeringsbelastingkredieten voor investeringen in fabriekenbipartisanpolicy.org. In 2023-24 begon het Amerikaanse ministerie van Handel deze middelen toe te kennen aan projecten – zo kondigde het in 2023 de eerste subsidies en leninggaranties aan voor bedrijven die fabrieken in de VS bouwen. bipartisanpolicy.org. De doelen zijn om het Amerikaanse aandeel in de wereldwijde productie te verhogen (momenteel ~12%) en ervoor te zorgen dat de meest geavanceerde chips (zoals voor defensie) op Amerikaanse bodem kunnen worden gemaakt. Evenzo lanceerde de EU haar European Chips Act (2023) met als doel €43 miljard te mobiliseren om het Europese productienaandeel tegen 2030 te verdubbelen tot 20% consilium.europa.eu. Dit omvat subsidies voor nieuwe fabrieken (Intel kreeg een grote subsidie voor een fabriek in Duitsland, TSMC wordt ook benaderd voor een fabriek in Duitsland), steun voor startups en onderzoeksfinanciering. Japan heeft ook miljarden aan subsidies uitgetrokken – het haalde TSMC over om een fabriek te bouwen in Kumamoto (met Sony en Denso als partners) door bijna de helft van de kosten te subsidiëren (476 miljard yen ≈ $3,2 miljard subsidie) reuters.com. Japan heeft ook Rapidus opgericht, een consortium met bedrijven als Sony, Toyota, en gesteund door de overheid, om samen met IBM 2nm procestechnologie in eigen land te ontwikkelen. Zuid-Korea kondigde eigen stimuleringsmaatregelen aan voor een mega “semiconductor cluster” en om bedrijven als Samsung te ondersteunen bij het bouwen van nieuwe fabrieken. India introduceerde een stimuleringsprogramma van $10 miljard om chipfabrikanten aan te trekken om fabrieken te bouwen (hoewel de voortgang in 2024 traag is, met enige interesse in analoge/rijpe fabrieken en verpakking). Zelfs Saoedi-Arabië en VAE hebben aangegeven zwaar te willen investeren in halfgeleiders om hun economieën te diversifiëren patentpc.com. Deze wereldwijde golf van industriebeleid is ongekend voor de chipindustrie, die historisch gezien wel enige overheidssteun kende (zoals de langdurige steun van Taiwan aan TSMC), maar nooit zo’n brede coördinatie. Het risico is mogelijke overcapaciteit op de lange termijn en inefficiënte allocatie, maar de belangrijkste drijfveer is nationale veiligheid en veerkracht van de toeleveringsketen.
- Allianties en “Friendshoring”: Op het geopolitieke schaakbord zijn er nieuwe allianties gevormd rond chips. De VS werkt aan het creëren van een soort “Chip-alliantie” van gelijkgestemde, technologisch leidende landen – vaak de “Chip 4” genoemd (VS, Taiwan, Zuid-Korea, Japan) – om samen te werken aan de veiligheid van de toeleveringsketen en om te voorkomen dat kritieke technologie in handen van tegenstanders valt. Nederland (thuisbasis van ASML) is ook een belangrijke partner. Deze landen controleren samen het merendeel van de hoogwaardige chip-IP, gereedschappen en productie. Gezamenlijke verklaringen in 2023 en 2024 tussen de VS en Japan, en de VS en Nederland bevestigden samenwerking op het gebied van halfgeleidercontroles. Aan de andere kant kunnen China en landen in zijn invloedssfeer (mogelijk Rusland en enkele anderen) hun eigen technologische banden verdiepen – zo heeft China de technologische samenwerking met Rusland vergroot en zoekt het halfgeleiderapparatuur van elk land dat bereid is te verkopen. De Taiwan-vraag hangt als een schaduw: de VS zegt expliciet dat het niet oneindig afhankelijk kan blijven van Taiwan voor chips (vandaar de aanmoediging aan TSMC om in Arizona te bouwen). Taiwan op zijn beurt wil zijn “silicon shield” behouden – het idee dat de wereldwijde afhankelijkheid van zijn chips militaire agressie afschrikt. Maar de spanningen zijn hoog – in oorlogsscenario’s en in sommige verklaringen van functionarissen zijn zelfs extreme ideeën geopperd, zoals het vernietigen van de chipfabrieken van Taiwan als er een invasie plaatsvindt, om te voorkomen dat ze in Chinese handen vallen theregister.com. Dit laat zien hoe halfgeleiders nu verweven zijn met nationale defensieplanning.
- Hogere kosten en afwegingen: Een gevolg van het politiseren van de toeleveringsketen zijn hogere kosten en inefficiënties. Morris Chang heeft gewaarschuwd dat het herorganiseren van de productie om politieke redenen de prijzen zal opdrijven – het gedistribueerde just-in-time wereldwijde model was zeer kosteneffectief theregister.com. Nu betekent het dupliceren van fabrieken in meerdere landen, soms niet op volle capaciteit, of het gebruik van suboptimale locaties (vanuit kostenoogpunt) dat consumenten mogelijk meer gaan betalen voor chips en chipafhankelijke producten. TSMC heeft al aangegeven dat chips die in de nieuwe fabriek in Arizona worden gemaakt, aanzienlijk duurder zullen zijn dan die uit Taiwan (sommige schattingen spreken van ~50% hogere kosten) reuters.com. Bedrijven kunnen deze kosten doorberekenen. Er is ook de uitdaging om talent en toeleveringsketens op te schalen in nieuwe regio’s (zoals de vertraging van TSMC in Arizona liet zien, zie het gedeelte Workforce). Toch lijken overheden bereid die kosten te dragen voor de veiligheidswinst.
- Exportcontroles en naleving: Een andere ontwikkeling is de ingewikkelde exportcontrole-regimes die worden opgezet. Het Bureau of Industry and Security (BIS) van het Amerikaanse ministerie van Handel werkt actief aan het bijwerken van regels. Zo kondigde de VS eind 2024 regels aan om zelfs de toegang tot geavanceerde AI-modellen te beperken voor gesanctioneerde landen en werden bepaalde minder geavanceerde chips aan banden gelegd die voor militair gebruik kunnen worden omgebouwd deloitte.com. Toezicht en handhaving vormen een uitdaging – er is een bloeiende grijze markt van chipdoorverkopers en tussenpersonen die proberen om beperkte chips naar China of andere verboden bestemmingen te krijgen. Als reactie verhoogt de VS de handhavingsmaatregelen. Ondertussen stelt China zijn eigen exportcontrolelijst op (mogelijk om meer items zoals zeldzame aardmagneet, enz. op te nemen, naast de metalen die al beperkt zijn). Dit kat-en-muisspel zal waarschijnlijk doorgaan, waarbij bedrijven soms tussen wal en schip vallen (bijvoorbeeld NVIDIA moest aangepaste, langzamere versies van zijn AI-chips maken om deze legaal aan China te mogen verkopen volgens de regels, waarop de VS vervolgens weer extra beperkingen overwoog).
- Technologische soevereiniteit versus samenwerking: Veel landen spreken over “technologische soevereiniteit” – de EU gebruikt deze term om investeringen te rechtvaardigen die ervoor moeten zorgen dat ze niet volledig afhankelijk is van buitenlandse technologie. De keerzijde is dat innovatie in halfgeleiders juist floreert door wereldwijde samenwerking (geen enkel land kan alles goedkoop zelf doen). Beleidsmakers moeten dus balanceren: lokale capaciteit opbouwen zonder zichzelf af te sluiten van het wereldwijde netwerk van leveranciers en klanten. De U.S. CHIPS Act bevat zelfs bepalingen dat gefinancierde bedrijven geen geavanceerde nieuwe capaciteit in China mogen bouwen gedurende 10 jaar, om ontkoppeling te waarborgen bipartisanpolicy.org. China op zijn beurt promoot “zelfredzaamheid”, ook als dat betekent dat het het wiel opnieuw moet uitvinden. We zouden parallelle ecosystemen kunnen zien ontstaan als de kloof groter wordt – bijvoorbeeld China dat zijn eigen EDA-tools en eigen apparatuur ontwikkelt, zij het een generatie achter. Op de lange termijn maken sommigen zich zorgen dat deze duplicatie de algehele efficiëntie van innovatie vermindert (aangezien een bedrijf als TSMC voorheen R&D kon terugverdienen door wereldwijd aan iedereen te verkopen; in een gesplitste wereld zijn de volumes per markt lager).
In 2024, blijven de geopolitieke spanningen op een historisch hoogtepunt in de halfgeleidersector. De industriepionier Morris Chang steunt de Amerikaanse inspanningen om China af te remmen – hij merkte op “De VS zijn hun industriebeleid voor chips gestart om de vooruitgang van China te vertragen. … Ik steun het,” zelfs terwijl hij erkent dat het tijdperk van vrijhandel in chips ten einde loopt. Bedrijven zoals ASML hebben hun bezorgdheid geuit dat sommige beperkingen “meer economisch gemotiveerd” lijken dan puur om veiligheid reuters.com, zoals de CEO van ASML opmerkte terwijl hij hoopte op een stabiel evenwicht reuters.com. Ondertussen voelen landen als Zuid-Korea zich soms gevangen tussen beide partijen – afhankelijk van China als markt, maar geallieerd met de VS. Zo kreeg Zuid-Korea enige flexibiliteit (ontheffingen) voor zijn bedrijven Samsung en SK Hynix om fabrieken in China te blijven exploiteren ondanks de Amerikaanse regels, maar eind 2024 kreeg zelfs Zuid-Korea te maken met een “curveball” bij het nadenken over zijn eigen technologiebeleid onder druk deloitte.com.
De “chipoorlog” in de halfgeleiderindustrie zal waarschijnlijk de wereldpolitiek blijven vormgeven. Enerzijds zorgt het voor enorme investeringen in technologie en capaciteit (wat positief kan zijn voor innovatie en werkgelegenheid). Anderzijds dreigt het een meer gefragmenteerd en volatiel technologisch landschap te creëren, waar aanbodschokken en handelsconflicten vaker voorkomen. Voor het grote publiek is een directe consequentie dat het waarborgen van een stabiele chipvoorziening een topprioriteit is geworden voor overheden – net als energiezekerheid. In de komende jaren kun je nieuws verwachten over nieuwe fabrieksopeningen in het hart van de VS of Europese hoofdsteden, vergeldingsmaatregelen rond exportverboden tussen grootmachten, en halfgeleiders als belangrijk agendapunt in diplomatieke gesprekken. De wereldwijde concurrentiestrijd om chipdominantie is nu volledig losgebarsten en zal zowel de evolutie van de halfgeleiderindustrie als het bredere economische machtsevenwicht in de 21e eeuw diepgaand beïnvloeden.
Economische impact van de halfgeleiderindustrie
De halfgeleiderindustrie stelt niet alleen andere sectoren in staat – het is een enorme economische kracht op zichzelf. In 2024 groeide de wereldwijde halfgeleidermarkt sterk doordat de tekorten door de pandemie afnamen en de nieuwe vraag toenam. Wereldwijde chipverkopen bereikten ongeveer $630,5 miljard in 2024 semiconductors.org, wat een stevige stijging van ~18–20% betekende ten opzichte van het voorgaande jaar, en naar verwachting worden er in 2025 nieuwe records gevestigd (ongeveer $697 miljard) deloitte.com. Als de huidige trends zich voortzetten, kan de industrie jaarlijks $1 biljoen benaderen tegen 2030 deloitte.com. Ter vergelijking: dat is ongeveer het BBP van Nederland of Indonesië dat elk jaar door chips wordt gegenereerd.
Maar de werkelijke economische impact van halfgeleiders is veel groter dan alleen de verkoop van chips. “Bedrijven in het halfgeleider-ecosysteem maken chips … en verkopen ze aan bedrijven die ze in systemen en apparaten verwerken … De omzet van producten die chips bevatten is tientallen biljoenen dollars waard,” legt industrie-expert Steve Blank uit steveblank.com. Vrijwel elk modern elektronisch product (smartphones, pc’s, auto’s, telecommunicatieapparatuur, industriële machines) bevat chips – deze eindmarkten zijn samen vele biljoenen waard en stimuleren de productiviteit in de hele economie. Halfgeleiders zijn bijvoorbeeld fundamenteel voor belangrijke sectoren zoals de auto-industrie (moderne auto’s bevatten tientallen microcontrollers), computing en clouddiensten, telecommunicatie (5G-netwerken), consumentenelektronica en opkomende gebieden zoals kunstmatige intelligentie en hernieuwbare energie. De beschikbaarheid en kosten van chips beïnvloeden direct de gezondheid en het innovatietempo van deze sectoren.
Enkele concrete punten over economische impact:
- Technologische revoluties mogelijk maken: Halfgeleiders zijn vaak de bottleneck of katalysator voor nieuwe technologische golven. De opkomst van smartphones en mobiel internet in de jaren 2010 werd mogelijk gemaakt door steeds krachtigere en energiezuinigere telefoonchips. De huidige AI-boom (met ChatGPT-achtige modellen en autonome systemen) is mogelijk dankzij geavanceerde GPU’s en AI-versnellers; als de vooruitgang in chips was gestagneerd, zouden AI-algoritmen niet op praktische schaal kunnen draaien. De toekomstige uitbreiding van IoT (Internet of Things), elektrische en zelfrijdende auto’s, Industrie 4.0-automatisering en 6G-communicatie gaan allemaal uit van voortdurende vooruitgang in chips. In economische termen hebben chips een enorm multipliereffect – een doorbraak in halfgeleiders kan geheel nieuwe industrieën ontketenen. Daarom noemen overheden halfgeleiders een “strategische” sector; zo verklaarde het Witte Huis dat halfgeleiders “cruciaal zijn voor de economische groei en nationale veiligheid van de VS”, wat onderstreept waarom de CHIPS Act werd gerechtvaardigd bipartisanpolicy.org.
- Banencreatie en hooggekwalificeerde werkgelegenheid: De halfgeleidersector ondersteunt wereldwijd een groot aantal banen, waarvan veel hoogbetaalde, gekwalificeerde functies (ingenieurs, technici, onderzoekers). In chipdesigncentra zoals Silicon Valley (VS) of Hsinchu (Taiwan) zijn chipbedrijven grote werkgevers. Een enkele nieuwe fabriek kan duizenden directe banen en tienduizenden indirecte banen (bouw, toeleveranciers, diensten) creëren. Zo zullen de geplande fabrieken van Intel in Ohio en TSMC in Arizona elk naar verwachting ongeveer 3.000 directe banen opleveren, plus nog veel meer in de bredere economie. Bovendien zijn dit precies het soort geavanceerde productiebanen die veel ontwikkelde landen graag in eigen land willen hebben om economische en veiligheidsredenen. Zoals we in de volgende sectie zullen bespreken, is het vinden van gekwalificeerd talent voor deze banen echter een groeiende uitdaging, wat op zichzelf economische gevolgen heeft (arbeidstekorten kunnen uitbreiding vertragen en lonen opdrijven).
- Wereldhandel en toeleveringsketens: Halfgeleiders behoren tot de meest verhandelde producten ter wereld. De jaarlijkse wereldhandel in halfgeleiders en aanverwante apparatuur loopt in de honderden miljarden. Chips behoren bijvoorbeeld consequent tot de belangrijkste exportproducten van landen als Taiwan, Zuid-Korea, Maleisië en in toenemende mate China (dat veel goedkopere chips exporteert, terwijl het hoogwaardige chips importeert). Sinds 2020 zijn China’s chipimporten (ongeveer $350 miljard in 2022) groter dan zijn olie-importen, wat chips tot een cruciale importgrondstof voor het land maakt patentpc.com. Deze dynamiek speelt ook een rol in handelsbalansen en onderhandelingen. Exportgerichte economieën zoals Zuid-Korea en Taiwan zijn voor hun groei afhankelijk van chipexport – in Taiwan is TSMC alleen al een belangrijke bijdrager aan het BBP en het handelsoverschot. Ondertussen zien landen die afhankelijk zijn van chipimport (zoals veel Europese landen of India) het verbeteren van hun handelspositie als een reden om binnenlandse productie te ontwikkelen.
- Economische Zekerheid: Het chiptekort van 2021-2022 was een wake-up call: een tekort aan halfgeleideronderdelen van $1 was genoeg om de productie van auto’s van $40.000 stil te leggen, wat bijdroeg aan inflatie en lagere bbp-groei in sommige regio’s. Studies schatten dat het chiptekort wereldwijd enkele procentpunten van de autoproductie heeft afgesnoept en de beschikbaarheid van consumentenelektronica heeft vertraagd, wat waarschijnlijk een licht drukkend effect op het bbp in 2021 had. Overheden beschouwen een gegarandeerde chipvoorziening nu als onderdeel van de economische veiligheid. Een PwC-rapport uit 2023 waarschuwde zelfs dat een ernstige, door klimaatverandering veroorzaakte verstoring van de chipvoorziening een derde van de verwachte $1 biljoen output in gevaar zou kunnen brengen binnen tien jaar als de industrie zich niet aanpast pwc.com – wat de wereldeconomie aanzienlijk zou schaden. Daarom integreren economische planners halfgeleiders in risicoanalyses die normaal zijn voorbehouden aan essentiële grondstoffen.
- Aandelenmarkt en Bedrijfsgroei: Halfgeleiderbedrijven zelf zijn enkele van de meest waardevolle bedrijven ter wereld geworden. Eind 2024 bedroeg de gecombineerde marktkapitalisatie van de top 10 chipbedrijven ongeveer $6,5 biljoen, een stijging van 93% ten opzichte van een jaar eerder deloitte.com, dankzij stijgende AI-gerelateerde waarderingen. Giganten als TSMC, NVIDIA, Samsung, Intel en ASML hebben elk een marktkapitalisatie van honderden miljarden. De prestaties van deze bedrijven beïnvloeden sterk de beursindices en investeringsstromen. De Philadelphia Semiconductor Index (SOX) wordt zelfs vaak gezien als een barometer voor de gezondheid van de technologiesector. De rijkdom die door de opkomst van deze bedrijven wordt gecreëerd is enorm, en zij investeren op hun beurt weer recordbedragen in R&D en kapitaaluitgaven (TSMC gaf in 2022 ongeveer $36 miljard uit aan kapitaalinvesteringen reuters.com, wat vergelijkbaar is met de bouw van meerdere vliegdekschepen qua kosten). Dit creëert een vicieuze cirkel van innovatie en economische activiteit, zolang de vraag aanhoudt.
- Consumentenimpact en Prijzen: Chips vormen een groot deel van de kosten in veel producten. Naarmate chips krachtiger worden (volgens de Wet van Moore) daalt vaak de kostprijs per functie, waardoor goedkopere elektronica of meer functies voor dezelfde prijs mogelijk worden – een voordeel voor consumenten en productiviteit. Het recente aanbodtekort en de extra kosten van “veilige” toeleveringsketens (bijvoorbeeld het dupliceren van fabrieken in duurdere regio’s) kunnen echter inflatiedruk veroorzaken. Zo zagen we bijvoorbeeld dat de autoprijzen in 2021-2022 aanzienlijk stegen, deels omdat autofabrikanten niet genoeg microcontrollers konden krijgen, wat leidde tot lage voorraden. Een rapport van Goldman Sachs uit 2021 stelde vast dat chips in een breed scala aan consumentengoederen verwerkt zijn, dus een langdurig chiptekort kan de inflatie met een merkbaar fractie van een procent beïnvloeden. Omgekeerd kan, wanneer het chipaanbod normaliseert, dit een deflatoir effect hebben op de prijzen van elektronica. Op de lange termijn is de voortdurende vooruitgang in halfgeleiders een deflatoire kracht (elektronica wordt elk jaar goedkoper of veel capabeler voor dezelfde prijs).
- Overheidssubsidies en ROI: Met tientallen miljarden aan publieke middelen die nu zijn toegezegd aan chip-initiatieven, kijken belastingbetalers en economen naar het rendement. Voorstanders beweren dat deze subsidies zich zullen uitbetalen via het creëren van hoogwaardige banen en het beschermen van essentiële industrieën. Er is ook het multipliereffect – bijvoorbeeld, het bouwen van een fabriek brengt veel bouwwerkzaamheden met zich mee en vervolgens hooggekwalificeerde banen, en elke baan in een fabriek ondersteunt naar verluidt ~4–5 andere banen in de economie (in onderhoud, diensten, enz.). Critici waarschuwen echter voor overaanbod of de inefficiëntie van de overheid bij het kiezen van winnaars. De CHIPS Act-financiering, bijvoorbeeld, komt met voorwaarden (winstdeling bij buitensporige winsten, kinderopvangvereisten voor fabrieksmedewerkers, enz.) om brede voordelen te waarborgen. Het succes of falen van dit beleid zal economische neveneffecten hebben: als ze slagen, kunnen regio’s zoals het Amerikaanse Midwesten of Saksen in Duitsland nieuwe Silicon Valleys worden, wat de lokale economieën stimuleert. Zo niet, dan is er het risico op dure ‘witte olifanten’.
Samengevat hebben halfgeleiders een enorme economische impact, zowel direct als indirect. Ze stimuleren groei in complementaire sectoren en staan centraal in productiviteitswinsten (snellere computers = meer wetenschappelijke simulaties, betere AI = meer automatisering). De cyclische aard van de sector (boom-bust-cycli door vraagfluctuaties) kan ook bredere economische cycli beïnvloeden. Een neergang in de chipcyclus (zoals in 2019 of 2023 voor geheugenchips) kan bijvoorbeeld de export en het BBP van industrie-gedreven economieën schaden, terwijl een opleving (zoals de huidige AI-boom) deze juist kan aanjagen.
Terwijl we richting 2025 gaan, is de vooruitblik optimistisch: Deloitte’s sectorvooruitzicht merkte op dat 2024 zeer robuust was met ~19% groei, en 2025 mogelijk nog eens ~11% groei kan zien, waarmee de sector op koers ligt voor die biljoen-dollar ambitie deloitte.com. De groei wordt aangedreven door de vraag naar opkomende technologieën (AI, 5G, elektrische voertuigen) die eventuele vertraging in smartphones of pc’s compenseren. De uitdaging zal zijn om de kosten van lokalisatie en geopolitieke beperkingen te navigeren zonder de innovatie en schaal te verstikken die halfgeleiders tot zo’n economisch succesverhaal hebben gemaakt.
Milieu- en duurzaamheidszorgen
Hoe verbluffend halfgeleidertechnologie ook is, de productie ervan gaat gepaard met aanzienlijke milieukosten. De sector wordt zich steeds meer bewust van zijn duurzaamheidsuitdagingen – waaronder enorm water- en energieverbruik, uitstoot van broeikasgassen en chemisch afval. Paradoxaal genoeg maken chips groenere technologieën mogelijk (zoals efficiënte elektronica en schone energieoplossingen), maar het maken van die chips kan zeer grondstofintensief en vervuilend zijn als het niet zorgvuldig wordt beheerd. Hier zijn de belangrijkste milieuzorgen:
- Waterverbruik: “Halfgeleiders kunnen niet bestaan zonder water – en veel ook,” merkt Kirsten James van Ceres op weforum.org. Fabs hebben enorme hoeveelheden ultrapuur water (UPW) nodig om wafers na elk chemisch proces te spoelen. Dit water moet extreem zuiver zijn (duizenden keren zuiverder dan drinkwater) om elke vorm van mineraal- of deeltjesvervuiling te voorkomen weforum.org. Om 1.000 gallons UPW te produceren, is ongeveer 1.400–1.600 gallons leidingwater nodig (de rest wordt afvalwater) weforum.org. Een enkele grote chipfabriek kan 10 miljoen gallons water per dag gebruiken, wat gelijkstaat aan het waterverbruik van ~30.000–40.000 huishoudens weforum.org. Wereldwijd wordt geschat dat alle halfgeleiderfabrieken samen water verbruiken ter grootte van een stad met miljoenen inwoners; een rapport meldde dat chipfabrieken wereldwijd jaarlijks evenveel water gebruiken als de stad Hong Kong (7,5 miljoen mensen) weforum.org. Deze grote vraag zet druk op de lokale watervoorziening, vooral in regio’s die al kampen met droogte of waterschaarste (bijvoorbeeld de fabs van TSMC in Taiwan werden in 2021 bedreigd door een ernstige droogte, waardoor de overheid water moest rantsoeneren en zelfs water naar de fabs moest vervoeren). Waterschaarste wordt een kwetsbaarheid voor de sector weforum.org. Bovendien kan het afvalwater van fabs gevaarlijke chemicaliën bevatten (zoals zuren, metalen). Zonder goede behandeling kan dit afvalwater rivieren en grondwater vervuilen, met schade aan ecosystemen tot gevolg weforum.org. In sommige chipregio’s in China en Zuid-Korea hebben autoriteiten fabs zelfs op de vingers getikt wegens milieuschendingen door watervervuiling weforum.org. De sector reageert door te investeren in waterrecycling: veel fabs recyclen nu een deel van hun water. Zo beweert de nieuwe Arizona-fab van TSMC ongeveer 65% van het waterverbruik ter plaatse te hergebruiken weforum.org, en Intel werkte samen met lokale autoriteiten in Oregon en Arizona om waterzuiveringsinstallaties te bouwen om grondwaterlagen aan te vullen weforum.org. Sommige fabrieken in Singapore en Israël recyclen zelfs nog hogere percentages. Echter, naarmate de vraag naar chips toeneemt, zal het totale waterverbruik toch stijgen, waardoor dit een belangrijk duurzaamheidsprobleem blijft.
- Energieverbruik en emissies: Chipproductie is energie-intensief. Het 24/7 laten draaien van de cleanrooms, pompen en thermische processen van een fabriek vergt enorm veel stroom. Een enkele geavanceerde fabriek kan continu ongeveer 100 megawatt aan elektriciteit verbruiken – gelijk aan het stroomverbruik van een kleine stad (tientallen duizenden huishoudens). Sterker nog, “een standaard grote chipfabriek verbruikt meer dan 100.000 megawatt aan energie … elke dag opnieuw,” en de sector als geheel gebruikte ongeveer 190 miljoen ton CO₂-equivalent in 2024 blog.veolianorthamerica.com. (Dat emissiecijfer – 190 miljoen ton – is ongeveer gelijk aan de jaarlijkse uitstoot van landen als Vietnam of Australië.) Een deel van deze CO₂-voetafdruk komt door indirect stroomverbruik (als het lokale net op fossiele brandstoffen draait), en een deel komt door directe procesemissies. Fabrieken gebruiken perfluorverbindingen (PFC’s) voor etsen en reinigen; deze gassen, zoals CF₄ of C₂F₆, hebben een opwarmingseffect dat duizenden keren groter is dan CO₂ en kunnen millennia in de atmosfeer blijven. Hoewel de industrie heeft gewerkt aan het beperken van PFC-lekken (als onderdeel van vrijwillige afspraken onder het Kyoto-protocol), dragen ze nog steeds aanzienlijk bij aan de uitstoot. Volgens een studie van TechInsights, als de chipproductie in 2030 verdubbelt (om aan de $1T-markt te voldoen), kunnen de emissies van de sector zonder maatregelen aanzienlijk stijgen pwc.com. Om het energieverbruik aan te pakken, investeren chipfabrikanten steeds meer in hernieuwbare energie om hun fabrieken van stroom te voorzien. TSMC is bijvoorbeeld een van de grootste zakelijke afnemers van groene stroom ter wereld geworden, met als doel 40% hernieuwbaar in 2030 en 100% in 2050. Ook Intel heeft op sommige locaties fabrieken die volledig op groene stroom draaien. Het verbeteren van de energie-efficiëntie binnen fabrieken (bijvoorbeeld door warmteterugwinning, efficiëntere koelmachines) is een ander aandachtspunt. Maar belangrijk is dat geavanceerdere chips vaak meer energie per wafer vereisen om te produceren (bijvoorbeeld EUV-lithografie is minder energie-efficiënt dan oudere lithografie), dus er is een spanningsveld tussen technologische vooruitgang en energie per chip. Sommige analisten maken zich zorgen dat als de Wet van Moore vertraagt, het energieverbruik per transistor zelfs kan toenemen.
- Chemisch en gevaarlijk afval: Het halfgeleiderproces maakt gebruik van giftige en gevaarlijke stoffen – gassen zoals silaan of arsine, bijtende vloeistoffen (zuren, oplosmiddelen) en zware metalen. Het veilig beheren van afvalstromen is cruciaal. Fabs genereren chemisch afval dat zorgvuldig moet worden behandeld of verwijderd. Zo kunnen gebruikte oplosmiddelen en etsmiddelen worden gedestilleerd en gerecycled, zuren geneutraliseerd en slurries gefilterd voor hergebruik. Bedrijven zoals Veolia bieden diensten specifiek om fabs te helpen met afvalrecycling – het omzetten van gebruikte chemicaliën in bruikbare producten of het veilig verbranden van afval en het opvangen van energie blog.veolianorthamerica.com. Ondanks best practices kunnen en zijn er ongelukken gebeurd (chemische lekkages, onjuiste lozing), wat lokale milieuschade kan veroorzaken. Een ander aspect is het verpakkingsafval – de productie omvat veel wegwerp plastic containers, handschoenen, overalls, enz. in cleanrooms. Veel bedrijven proberen nu ook dit vaste afval te verminderen en te recyclen blog.veolianorthamerica.com. Er is ook e-waste downstream, maar dat gaat meer over de verwijdering van afgewerkte elektronische producten dan over de chipproductie zelf.
- Weerbaarheid tegen klimaatverandering: Ironisch genoeg vormt klimaatverandering een directe bedreiging voor de chipproductie, terwijl chips juist nodig zijn om klimaatverandering te bestrijden. Fabs bevinden zich op locaties die steeds vaker te maken krijgen met extreem weer: tyfoons in Oost-Azië, hittegolven en droogtes (bijv. het westen van de VS, Taiwan), enz. Een CNBC-rapport uit 2024 benadrukte hoe een enkele storm of overstroming die een belangrijke “chipstad” treft de toeleveringsketen kan ontwrichten – bijvoorbeeld, een hypothetische tyfoon Helene die de Taiwanese stad Hsinchu (waar het hoofdkantoor van TSMC is) treft, zou catastrofaal kunnen zijn deloitte.com. Bedrijven evalueren nu klimaatrisico’s voor hun faciliteiten. Waterstress staat bovenaan de agenda – uit een enquête onder chipbestuurders in 2023 bleek dat 73% zich zorgen maakte over natuurlijke hulpbronnen (water) voor hun operaties weforum.org. Velen nemen klimaatweerbaarheid op, zoals het bouwen van wateropslag op locatie, noodstroomvoorzieningen en het spreiden van geografische locaties. PricewaterhouseCoopers waarschuwde dat zonder aanpassing tot 32% van het wereldwijde aanbod van halfgeleiders in 2030 risico loopt door klimaatgerelateerde waterstress en andere klimaateffecten pwc.com.
- Positieve initiatieven: Aan de positieve kant heeft de sector zijn duurzaamheidsverplichtingen opgevoerd. Tegen 2025 hebben bijna alle grote halfgeleiderbedrijven een vorm van doelstelling voor koolstofreductie of -neutraliteit. TSMC streeft ernaar de uitstoot tegen 2030 met 20% te verminderen (ten opzichte van het niveau van 2020) en netto nul te bereiken in 2050. Intel heeft als doel om in 2040 operationeel netto nul uitstoot te bereiken en investeert in groene fabrieken (het behaalde in 2022 al 82% waterhergebruik en 100% groene stroom op Amerikaanse locaties). Samsung kondigde vergelijkbare milieudoelstellingen aan – bijvoorbeeld het inkopen van hernieuwbare energie voor buitenlandse activiteiten en het verbeteren van de energie-efficiëntie van zijn processen. Een ander positief punt is dat het product van de sector helpt om elders de uitstoot te verminderen – bijvoorbeeld, energiezuinige chips verlagen het energieverbruik in datacenters en elektronica; chips in systemen voor hernieuwbare energie verbeteren de efficiëntie van het elektriciteitsnet. Uit een studie van SIA (Semiconductor Industry Association) bleek dat voor elke ton CO₂ die door de chipsector wordt uitgestoten, de door chips mogelijk gemaakte technologieën in andere sectoren meerdere tonnen helpen besparen (door energiebesparing). Of dat de voetafdruk compenseert, is onderwerp van debat, maar het is duidelijk dat halfgeleiders essentieel zijn voor klimaatoplossingen (slimme netten, elektrische voertuigen, enz.).
Om de vooruitgang te illustreren: de halfgeleiderdivisie van Sony in Japan meldde dat een van haar fabrieken ongeveer 80% van het afvalwater hergebruikt en nieuwe recyclingfaciliteiten bouwt om dat te verbeteren weforum.org. Veel bedrijven hebben zich aangesloten bij de Responsible Business Alliance-initiatieven voor duurzame toeleveringsketens, om ervoor te zorgen dat de mineralen die ze gebruiken (zoals kobalt, tantaal) conflictvrij en verantwoord worden gewonnen. En er worden consortia gevormd om pervasieve problemen gezamenlijk aan te pakken – bijvoorbeeld, IMEC in België runt programma’s voor duurzame halfgeleiderproductie, waarbij alternatieven voor PFC-gassen en manieren om het energieverbruik per wafer te verminderen worden onderzocht.
Samenvattend: de milieu-impact van halfgeleiderproductie is aanzienlijk en moet worden beheerd. Het goede nieuws is dat de leiders in de sector dit erkennen. Zoals een rapport van Deloitte het verwoordde: het produceren van voor een biljoen dollar aan chips in 2030 zal een milieu-impact hebben – de vraag is hoe die te beperkenwww2.deloitte.com. De weg vooruit omvat meer transparantie (bedrijven die water- en koolstofgegevens openbaar maken), het stellen van wetenschappelijk onderbouwde doelen voor uitstoot, investeren in circulaire economiepraktijken (zoals hergebruik van chemicaliën, nul afval naar de stort blog.veolianorthamerica.com), en samenwerking met overheden (voor infrastructuur zoals hernieuwbare energie en waterzuivering). Consumenten en investeerders dringen ook aan op groenere praktijken – grote chipkopers zoals Apple willen bijvoorbeeld dat hun toeleveringsketen (inclusief chipleveranciers zoals TSMC) 100% hernieuwbare energie gebruikt. Deze externe druk helpt verandering te stimuleren.
Dus, hoewel de chipindustrie nog wat werk te doen heeft om haar ecologische voetafdruk te verkleinen, worden er betekenisvolle stappen gezet. Uiteindelijk betekent water en energie besparen vaak ook op de lange termijn kosten besparen. En in een wereld waarin duurzaamheid steeds belangrijker wordt, kan uitblinken in “groen chipmaken” een extra concurrentievoordeel worden. We zouden zelfs kunnen zien dat technologieën zoals nieuwe droge etsmethoden (met minder chemicaliën) of vervangers voor PFC-gassen de standaard worden, gedreven door milieubewuste R&D. De hoop is dat de volgende fase van groei in de halfgeleiderindustrie op een manier kan worden bereikt die samenwerkt met het milieu, in plaats van ertegenin te gaan blog.veolianorthamerica.com – zodat de door chips aangedreven digitale revolutie duurzaam is voor de planeet.
Uitdagingen rond personeel en talent
Halfgeleiderproductie draait niet alleen om cleanrooms en machines – het is in de kern afhankelijk van mensen met zeer gespecialiseerde vaardigheden. En hier staat de sector voor een grote uitdaging: een groeiend tekort aan talent en een kloof in vaardigheden. Nu landen investeren in nieuwe fabrieken en R&D, rijst de vraag: wie zal deze faciliteiten bemannen en innovatie aanjagen, zeker in een tijd waarin het huidige personeelsbestand vergrijst en jong talent naar software of andere sectoren trekt?
Belangrijke kwesties en ontwikkelingen rond het personeel in de halfgeleiderindustrie:
- Vergrijzend personeelsbestand & golf van pensioneringen: In veel regio’s bestaat het huidige personeelsbestand in de halfgeleidertechniek vooral uit oudere, ervaren professionals – en een grote groep nadert de pensioenleeftijd. In de Verenigde Staten bijvoorbeeld “is 55% van het personeel in de halfgeleiderindustrie ouder dan 45 jaar, terwijl minder dan 25% jonger is dan 35,” per medio 2024 deloitte.com. Europa is vergelijkbaar: “20% van de Europese halfgeleiderwerknemers is ouder dan 55, en ongeveer 30% van het Duitse halfgeleiderpersoneel zal naar verwachting binnen tien jaar met pensioen gaan,” volgens een analyse van EE Times deloitte.com. Dit dreigt een “kennisvlucht” te worden nu ervaren experts vertrekken. De sector loopt het risico decennia aan institutionele kennis sneller te verliezen dan ze kan aanvullen – een feit dat wordt genoemd in Deloitte’s talentstudie, die waarschuwde voor “inconsistente kennisoverdracht en te weinig nieuwe instroom om expertise op te nemen” deloitte.com.
- Onvoldoende instroom van nieuw talent: Historisch gezien hebben carrières in chipengineering (of het nu elektrotechniek, materiaalkunde of onderhoud van apparatuur betreft) niet zo’n grote groep jonge talenten aangetrokken als bijvoorbeeld softwareontwikkeling of datawetenschap. Het werk wordt vaak gezien als meer gespecialiseerd, vereist gevorderde diploma’s, en het imago van de sector onder afgestudeerden is verbleekt sinds de hoogtijdagen van de pc-boom. Een gezamenlijke SEMI-Deloitte-studie uit 2017 wees al op een “dreigend tekort aan talent” en merkte op dat de halfgeleiderindustrie moeite heeft met branding en waardepropositie voor nieuwe afgestudeerden deloitte.com. In 2023-2024, ondanks het hightech karakter van het vakgebied, kiezen minder studenten voor halfgeleider-gerelateerde richtingen en melden bedrijven moeite om vacatures te vervullen, van instapniveau tot aan PhD-onderzoekers. Het resultaat: veel openstaande functies, weinig gekwalificeerde kandidaten. Dit is vooral nijpend in regio’s die de chipproductie willen uitbreiden vanaf een laag niveau (bijvoorbeeld de VS, die veel meer technici moet opleiden voor de nieuwe fabrieken, of de prille inspanningen van India).
- Regionale mismatches en de les van TSMC in Arizona: Een sprekend voorbeeld van talentproblemen was de vertraging van TSMC in Arizona. TSMC bouwt een fabriek van $40 miljard in Arizona – een van de pijlers van de Amerikaanse poging om geavanceerde chipproductie terug te halen. In het midden van 2023 kondigde TSMC echter aan dat de opening van de fabriek werd uitgesteld van 2024 naar 2025, met als reden “een onvoldoende aantal geschoolde arbeidskrachten” in het lokale personeelsbestand manufacturingdive.com. Het bedrijf had moeite om genoeg Amerikaanse werknemers te vinden met de gespecialiseerde kennis voor de bouw en installatie van geavanceerde fabrieksapparatuur, en kreeg te maken met “tegenwerking van vakbonden bij pogingen om werknemers uit Taiwan te halen” ter ondersteuningreuters.com. TSMC moest honderden ervaren technici uit Taiwan naar Arizona sturen om lokale krachten op te leiden en de cleanroominstallatie af te ronden. De voorzitter van het bedrijf, Mark Liu, merkte op dat elk nieuw project een leercurve heeft, maar suggereerde dat het Amerikaanse arbeidstekort een serieuze hindernis was reuters.com. Dit scenario onderstreept dat expertise geconcentreerd is in bestaande hubs (zoals Taiwan voor geavanceerde fabricage) en zich niet gemakkelijk laat verplaatsen. Nu intensiveren alle Amerikaanse fabprojecten (de nieuwe fabrieken van Intel, de uitbreiding van Samsung in Texas, enz.) hun werving en opleiding, en werken ze samen met community colleges en technische universiteiten om talent te ontwikkelen. Maar het opleiden van een pas afgestudeerde tot een ervaren halfgeleider-procesingenieur kan jaren aan werkervaring vergen. Dus de opbouw van binnenlands talent kan achterlopen op de bouw van fabrieken.
- China’s Talent Drive: Ondertussen jaagt China wereldwijd agressief op chip-talent om zijn technologische beperkingen te overwinnen. Zoals vermeld, nu westerse landen de overdracht van technologie beperken, richt China zich op het rekruteren van individuen. Een onderzoek van Reuters in 2023 wees uit dat China in het geheim honderden ingenieurs van het Taiwanese TSMC en andere bedrijven heeft aangenomen, waarbij soms een verdubbeling van het salaris werd geboden plus extra’s zoals huisvesting deloitte.com. Het idee is om expertise te importeren naar Chinese fabs en ontwerpafdelingen (enigszins vergelijkbaar met hoe Taiwan oorspronkelijk zijn industrie op gang bracht door ingenieurs die in de VS waren opgeleid in de jaren 80 terug te halen). Dit heeft echter spanningen veroorzaakt – Taiwan is zelfs onderzoeken gestart en heeft wetten aangescherpt om het lekken van intellectueel eigendom via het wegkapen van talent te voorkomen. Ook de VS verbiedt nu zijn burgers (en houders van een green card) om zonder vergunning voor bepaalde Chinese chipbedrijven te werken deloitte.com, nadat werd opgemerkt dat veel ex-werknemers van Amerikaanse bedrijven lucratieve banen in China aannamen. Desondanks betekent de “talentenoorlog” dat ervaren ingenieurs wereldwijd zeer gewild zijn en de salarissen worden opgedreven. Dit is gunstig voor ingenieurs, maar kan problematisch zijn voor bedrijven en regio’s die het salarisaanbod van rijkere partijen niet kunnen evenaren (of het nu een door de staat gesubsidieerde Chinese startup is of een door de Amerikaanse CHIPS Act gefinancierde fabriek).
- Opleidings- en Onderwijsinitiatieven: Erkennend dat er een tekort aan talent is, zijn er tal van initiatieven ontstaan. In het kader van de CHIPS Act heeft de VS niet alleen geld uitgetrokken voor fabs, maar ook voor de ontwikkeling van arbeidskrachten – in samenwerking met universiteiten en community colleges om nieuwe onderwijsprogramma’s voor halfgeleiders op te zetten bipartisanpolicy.org. Zo startte Purdue University een Semiconductor Degrees Program met als doel jaarlijks honderden chip-opgeleide ingenieurs af te leveren, en breidt Arizona State University programma’s uit ter ondersteuning van de aanwezigheid van TSMC. Evenzo omvat de Europese Chips Act beurzen en grensoverschrijdende opleidingsnetwerken om meer micro-elektronica-experts te kweken. Ook bedrijven investeren meer in interne training; Intel runt bijvoorbeeld al jarenlang intern een “college voor fabs” en breidt stages en coöperatieve programma’s uit. Een uitdaging is echter dat veel impliciete kennis in chipproductie niet in leerboeken wordt onderwezen – die leer je door te doen in fabs. Het opschalen van talent vereist dus een combinatie van formeel onderwijs en praktische stages in bestaande faciliteiten. Overheden kunnen zelfs immigratieregels versoepelen om buitenlands talent aan te trekken (de VS overweegt een speciale visumcategorie voor chip-experts, en Japan werft actief Taiwanese en Koreaanse ingenieurs om Rapidus te bemannen).
- Werkcultuur en aantrekkelijkheid: Een ander probleem is het aantrekkelijk maken van het carrièrepad in de halfgeleiderindustrie. De sector kan veeleisend zijn – fabrieken draaien 24/7, ingenieurs werken vaak in ploegendiensten, en de vereiste precisie zorgt voor een omgeving met hoge druk. Zoals Reuters opmerkte, ontdekte TSMC dat Amerikaanse werknemers minder geneigd waren het “uitputtende” 24-uurs schema van chipfabrieken te verdragen dan werknemers in Taiwan of Japan reuters.com. In Japan is er een culturele norm van lange werkdagen, wat aansluit bij de behoeften van chipfabrieken, terwijl in de VS de verwachtingen rond werk-privébalans kunnen botsen met de behoefte aan nachtdiensten. Bedrijven zullen zich mogelijk moeten aanpassen (bijvoorbeeld meer automatisering om nachtdiensten te verminderen, of incentives voor het werken op minder populaire tijden). Ook kan de sector zijn imago verbeteren door het coole, impactvolle karakter van het werk te benadrukken – je maakt de toekomst van technologie mogelijk – en door diversiteit en inclusie te bevorderen (de sector is traditioneel door mannen gedomineerd en zou meer ondervertegenwoordigde groepen kunnen aantrekken). Het historische gebrek aan glamour vergeleken met software neemt enigszins af nu halfgeleiders vaker in het nieuws zijn, maar voortdurende voorlichting blijft essentieel.
- Tekort aan talent in cijfers: Om het te kwantificeren: SEMI (de branchevereniging) schatte eind 2022 dat de sector tegen 2030 een tekort zou kunnen hebben van ongeveer 300.000 gekwalificeerde werknemers wereldwijd als de huidige trends zich voortzetten. Dit omvat alles van Ph.D.-onderzoekers tot technici voor onderhoud van apparatuur. De grootste tekorten zijn er bij equipment engineers, procesingenieurs voor fabricage en EDA-software specialisten. EDA-bedrijven zoals Synopsys melden ook meer algoritme- en AI-experts nodig te hebben om de volgende generatie ontwerptools te ontwikkelen (waar nu AI bij komt kijken – chips maken om chips te ontwerpen!). Een andere groep zijn de technische functies op mbo-niveau – mensen met een tweejarige technische opleiding die fabrieksapparatuur bedienen en onderhouden. Landen als de VS hebben de afgelopen decennia te weinig geïnvesteerd in beroepsopleidingen voor dit soort functies, dus het opnieuw opbouwen van die pijplijn is cruciaal.
- Internationale samenwerking versus restricties: Interessant is dat, hoewel de behoefte aan talent wereldwijd is, sommige beleidsmaatregelen de mobiliteit van talent bemoeilijken. Amerikaanse exportregels beperken niet alleen hardware, maar ook menselijke knowhow (Amerikaanse personen hebben vergunningen nodig om met bepaalde Chinese fabrieken te werken). Dit kan het aantal experts dat bereid of in staat is om op bepaalde plekken te werken beperken, waardoor de arbeidsmarkt effectief wordt gesegmenteerd. Aan de andere kant overwegen geallieerde landen manieren om talent te delen – bijvoorbeeld een “talent exchange”-programma tussen Amerikaanse en Taiwanese fabrieken om ingenieurs kruislingse training te geven, of wederzijdse erkenning van diploma’s tussen de EU en de VS zodat ingenieurs makkelijker voor projecten kunnen verhuizen.
- Compensatie en Concurrentie: Het tekort aan talent heeft geleid tot stijgende salarissen in de sector, wat goed is om mensen aan te trekken, maar ook de kosten voor bedrijven verhoogt. In 2021-2022 gaven sommige halfgeleiderbedrijven flinke loonsverhogingen of bonussen om werknemers te behouden. TSMC bood naar verluidt in 2022 loonsverhogingen van meer dan 20% te midden van pogingen tot wegkapen. In regio’s zoals India, waar chipontwerpers historisch gezien lager werden betaald, bieden multinationals nu veel hogere pakketten om te voorkomen dat talent overstapt naar concurrenten of naar het buitenland vertrekt. Dit alles is geweldig voor professionals, maar kan de winstmarges verkleinen of bepalen waar bedrijven uitbreiden (ze zoeken mogelijk regio’s met goede onderwijssystemen maar nog steeds redelijke loonkosten – een van de redenen waarom Intel en anderen kijken naar plaatsen als Ohio of upstate New York in plaats van extreem concurrerende arbeidsmarkten).
Samengevat, is het tekort aan halfgeleider-talent een kritieke beperking voor de ambitieuze uitbreidingsplannen van de sector. Er zit een zekere ironie in: we kunnen miljarden uitgeven aan glimmende nieuwe fabrieken, maar zonder bekwame mensen om ze te runnen, zijn het slechts lege hulzen. Zoals de SIA-president in 2022 zei, “Je kunt geen heropleving van de productie hebben zonder een heropleving van het personeelsbestand”. De komende jaren zullen we een gezamenlijke inspanning zien om de volgende generatie chip-experts te inspireren en op te leiden. Dit kan betekenen dat ingenieursopleidingen worden aangepast met meer inhoud over halfgeleiderfabricage, aantrekkelijke beurzen worden aangeboden, en zelfs STEM-voorlichting op de middelbare school om studenten enthousiast te maken over “het bouwen van de volgende chip met 1 miljard transistors” in plaats van alleen de volgende app te schrijven.
In de tussentijd zullen bedrijven tijdelijke oplossingen inzetten: ingenieurs uit aanverwante sectoren omscholen, gepensioneerden inhuren als consultants, en meer automatisering en AI gebruiken om de arbeidsbehoefte in fabrieken te verminderen. Overheden kunnen ook het immigratiebeleid aanpassen – bijvoorbeeld, de VS zou een green card kunnen geven aan afgestudeerden met relevante PhD’s van Amerikaanse universiteiten om hen in het land te houden.
De inzet is hoog: als het tekort aan talent niet wordt aangepakt, kan het een knelpunt worden dat het tempo van innovatie en capaciteitsuitbreiding vertraagt, waardoor de doelen van die miljardeninitiatieven voor chips worden ondermijnd. Omgekeerd, als we erin slagen om een nieuwe golf van talent te inspireren voor micro-elektronica, kan dat menselijk kapitaal een nieuw gouden tijdperk van vooruitgang in halfgeleiders ondersteunen. Zoals een expert eens grapte: “Het belangrijkste bezit van de chipindustrie is niet silicium, maar hersenen.” En ervoor zorgen dat we genoeg van die hersenen aan halfgeleiders laten werken, is net zo belangrijk als elk ander besproken aspect in dit rapport.
Halfgeleiders worden vaak de “DNA van technologie” genoemd, en deze diepgaande analyse maakt duidelijk waarom. Van de fysica van hun werking, via de ingewikkelde wereldwijde dans van productie, tot de strategische en menselijke uitdagingen die hun toekomst vormgeven – chips bevinden zich op het kruispunt van wetenschap, economie en geopolitiek. Vanaf 2025 wordt de wereld zich ervan bewust dat wie vooroploopt in de productie van halfgeleiders, vooroploopt in de moderne economie. Daarom zien we miljardeninvesteringen, internationale strijd om talent en materialen, en razendsnelle innovatie tegelijk.
Voor het grote publiek lijkt dit allemaal misschien ver van hun bed – totdat dat niet meer zo is. Een chiptekort kan auto’s duurder maken of gadgets onbeschikbaar; een beleidswijziging kan bepalen of de volgende smartphone een revolutionaire processor heeft of juist achterloopt. Het goede nieuws is dat er in 2024 en 2025 volop wordt geïnvesteerd om de toeleveringsketen te versterken en te vernieuwen, dat er spannende nieuwe technologieën op komst zijn, en dat industrie-experts samenwerken om knelpunten op te lossen, van lithografie tot opleiding van personeel. Het verhaal van de halfgeleiderproductie is er echt een van voortdurende vernieuwing – net als we denken dat we een grens bereiken, vinden ingenieurs een nieuwe weg (of het nu 3D-chips, EUV of iets anders is dat nog moet komen).
Let de komende jaren op een paar zaken: Zullen de Amerikaanse en Europese fabrieksprojecten snel resultaat opleveren? Kan China zijn ambitieuze doelen voor zelfvoorziening halen ondanks sancties? Zullen opvolgers van de Wet van Moore, zoals chiplets, prestatieverbeteringen blijven leveren? Kan de sector groener worden en divers talent aantrekken? De antwoorden zullen niet alleen de technologie die we gebruiken bepalen, maar ook het geopolitieke en economische landschap van de 21e eeuw.
Eén ding is zeker: deze kleine chips zijn van enorm belang geworden. De “chipoorlogen” en de siliconenrace gaan door, maar hopelijk via concurrentie die innovatie stimuleert en samenwerking die stabiliteit waarborgt. Uiteindelijk profiteert iedere consument en elk land als het halfgeleider-ecosysteem levendig, veilig en duurzaam blijft. Zoals we hebben gezien, vereist dat een vakkundige aanpak van alles, van atomen tot handelsbeleid. De wereld kijkt toe – en investeert – als nooit tevoren in deze sector.
Voor wie meer wil weten of op de hoogte wil blijven van ontwikkelingen, hier enkele publieke bronnen en verdere lectuur over halfgeleiderproductie en trends in de sector:
- Semiconductor Industry Association (SIA) – State of the Industry Reports: Diepgaande jaarlijkse rapporten met de nieuwste gegevens over verkoop, investeringen en beleidsupdates deloitte.com.
- Deloitte’s Semiconductor Outlook 2025: Analyse van markttrends, waaronder de impact van AI-vraag, personeelstekorten en geopolitiek deloitte.comdeloitte.com.
- “Chip War” van Chris Miller: Een sterk aanbevolen boek dat historische context geeft aan de VS-China rivaliteit rond halfgeleiders en hoe we hier zijn gekomen.
- EE Times en Semiconductor Engineering: Vakbladen die dagelijks nieuws brengen over technologische doorbraken, problemen in de toeleveringsketen en bedrijfsplannen – ideaal om op de hoogte te blijven van 3nm/2nm-procesontwikkelingen, nieuwe chiparchitecturen, enzovoort.
- World Economic Forum & Ceres-rapporten over duurzaamheid in de halfgeleiderindustrie: Deze bespreken de milieueffecten en wat er wordt gedaan om water- en energieproblemen in de chipproductie aan te pakken weforum.org, blog.veolianorthamerica.com.
- Bedrijfswebsites en blogs (TSMC, Intel, ASML): Veel marktleiders publiceren educatieve bronnen of updates (bijv. Intel’s 2030 RISE-doelstellingen voor duurzaamheid, ASML’s technische briefings over EUV).
Door deze bronnen te volgen, kun je in real-time toekijken hoe het drama van halfgeleiderproductie zich ontvouwt – een drama dat baanbrekende innovatie combineert met wereldwijde strategie op het scherpst van de snede. Het is geen overdrijving om te zeggen dat de toekomst chip-gedreven zal zijn, en dus is inzicht in dit domein steeds belangrijker voor iedereen die nieuwsgierig is naar waar de wereld naartoe gaat.
Halfgeleiders zijn misschien klein, maar ze dragen het gewicht van de moderne wereld – en nu hebben we het gordijn opgetrokken over hoe ze worden gemaakt, wie ze maakt, en waarom ze een brandpunt zijn geworden van zowel opwinding als spanning op het wereldtoneel. steveblank.com
___________________________________________________
2025 vooruitzichten voor de halfgeleiderindustrie | Deloitte Insights
Een duurzame weg vooruit voor de halfgeleiderindustrie
Steve Blank Het halfgeleider-ecosysteem – uitgelegd
Wat is een halfgeleider en waar wordt het voor gebruikt? | Definitie van TechTarget
CHIPS begrijpen, deel één: De uitdaging van halfgeleiderproductie | Bipartisan Policy Center
Top halfgeleider producerende landen in 2020-2030: Productie- en exportstatistieken | PatentPC
De €43 miljard EU Chips Act krijgt groen licht. – TechHQ
Chips Act: Raad geeft definitieve goedkeuring – Consilium.europa.eu
Uitdagingen omzetten in kansen in een mondiale halfgeleider…
TSMC prijst Japanse chipvaardigheden na tegenslagen in VS, zeggen bronnen | Reuters
Begrijpen van CHIPS, Deel Eén: De Uitdaging van de Halfgeleiderproductie | Bipartisan Policy Center
De Chiplet-verschuiving: Evoluerende Interfacestandaarden en Commerciële …
CHIPS R&D-programma’s – Semiconductor Industry Association
Het einde van de wet van Moore zal het tempo van verandering niet vertragen
Globalisering is voorbij, volgens TSMC-oprichter • The Register
ASML-CEO zegt dat de wens van de VS om export naar China te beperken ‘economisch gemotiveerd’ is | Reuters
2025 State of the Industry Report: Investering en Innovatie te midden van …
CHIPS begrijpen, Deel Eén: De Uitdaging van Halfgeleiderproductie | Bipartisan Policy Center
Eén derde (32%) van de verwachte US$1 biljoen halfgeleiderlevering …
Halfgeleiderproductie en de wateruitdaging van big tech | World Economic Forum
Een Duurzaam Pad Vooruit Bouwen voor de Halfgeleiderindustrie
Halfgeleiderproductie en de wateruitdaging van big tech | World Economic Forum
TSMC bereikt akkoord met vakbond in Arizona over $40 miljard chipfabriekproject
