Silizium-Bild von Adobe Stock

(Bild: Marcel Paschertz_AdobeStock_19603425)

Die sogenannten Critical Raw Materials werden von der Europäischen Union festgelegt. Die Liste wird in regelmäßigen Abständen überprüft und angepasst, zuletzt passierte das im Jahr 2020. Es gibt zwei Kriterien, wie Rohstoffe auf der Liste der kritischen Rohstoffe landen:

  • Sie müssen eine entscheidende wirtschaftliche Bedeutung haben und
  • können nicht zuverlässig innerhalb der EU abgebaut werden.

Mittlerweile umfasst die EU-Liste diese 30 Rohstoffe

Die Welt wird digital. Zuständig für die Versorgung mit Sensoren, Transistoren und Transformatoren, Consumer Electronics und auch kompletten Automatisierungslösungen sind die Unternehmen der Elektroindustrie. Für ihre Produktion sind sie angewiesen auf unterschiedlichste Rohstoffe: Eisenmetalle, Nichteisen-Metalle und Kunststoffe.

Laut dem Zentralverband Elektrotechnik- und Elektronikindustrie (ZVEI) sind diese Rohstoffe besonders gefragt:

  • Kupfer
  • Roheisen/Stahl
  • Aluminium
  • Rohöl /Erdgas
  • Nickel
  • Blei
  • Kobalt
  • Lithium
  • Zink
  • Mangan
  • Seltene Erden (Zum Beispiel Lanthan, Neodym, Scandium, Yttrium, Europium, Erbium, Terbium, Ytterbium).

Lanthan kommt vor allem bei der Herstellung von Nickel-Metallhydrid-Batterien und keramischen Kondensatoren zum Einsatz. Neodym ist in Hochleistungs-Permanentmagneten unersetzlich. Diese Magnete werden zum Beispiel in Windturbinen, elektrischen Traktionsmotoren für Kraftfahrzeuge, miniaturisierten Komponenten der Informations- und Kommunikationstechnik sowie der Unterhaltungselektronik verbaut. Aber auch in Magnetresonanz-Tomographen oder Spektrometern sind sie zu finden.

Yttrium geht als Stabilisator in Keramikmaterialien ein und ist für die Lasertechnik erforderlich. Yttrium ist auch Bestandteil von Yttrium-Barium-Kupfer-Oxiden, die zur Produktion von Hochtemperatursupraleitern benötigt werden. Auch für Energiesparlampen und LED-Leuchten wird es häufig verwendet.

Europium und Terbium sind in Plasmabildschirmen, LCDs, Energiesparlampen, Fluoreszenzlampen, Radargeräten oder Kathodenstrahlröhren zu finden.

Kritische Rohstoffe in der Halbleiterproduktion

Auch, wenn es derzeit an allen Ecken und Enden an Halbleitern mangelt, steht eins fest: An einem generellen Engpass an Silizium, aus dem die Wafer und schließlich die Halbleiter hergestellt werden, liegt das nicht. Alle an diesem Prozess beteiligten Unternehmen können den wichtigsten Rohstoff der Halbleiterherstellung durchaus in ausreichender Menge einkaufen. Warum zählt Silizium dann trotzdem zu den kritischen Rohstoffen?

Zum einen fördert in Europa nur Norwegen einen erwähnenswerten Teil Silizium mit etwa 330.000 Tonnen im Jahr 2020. Zum anderen baut China etwa 5,4 Mio. Tonnen Silizium und Ferrosilizium ab – und hält damit ein Fast-Monopol auf die Förderung. Damit ist sowohl die Länderkonzentration als auch das Länderrisiko recht hoch.

Das rohe Silizium wird bei der Halbleiterherstellung im ersten Schritt zu hochreinem Monosilizium verarbeitet. Die größten Hersteller dieses Halbleitersiliziums saßen im Jahr 2020 jedoch außerhalb Chinas:

  1. Shin-Etsu Chemical (Japan): 3,259 Mrd. Euro
  2. Global Wafers (Taiwan): 1,76 Mrd. Euro
  3. SUMCO (Japan): 1,303 Mrd. Euro
  4. Siltronic (Deutschland): 1,207 Mrd. Euro (ist mittlerweile Teil von Global Wafers)
  5. SK Siltron (Südkorea): 1,056 Mrd. Euro

Aus dem Monosilizium entstehen anschließend die Wafer. Diese werden von denselben Unternehmen gefertigt. Entsprechend sehen die Marktanteile der größten Wafer-Hersteller aus:

  1. Shin-Etsu: 32 Prozent
  2. SUMCO: 25 Prozent
  3. Global Wafers: 17 Prozent
  4. Siltronic: 13 Prozent
  5. SK Siltron: 13 Prozent

Weiterhin benötigt die Halbleiterherstellung Silane. Auch sie sind eine Stoffgruppe, deren Grundgerüst zum Teil aus Silizium besteht. Aus den Silizium-Wafern entstehen später die Halbleiter. Um diese fertigzustellen braucht es allerdings noch weitere Rohstoffe wie Antimon, Arsen, Bor, Germanium oder Phosphor.

Allerdings nutzen einige der Hersteller bereits neue Materialien für ihre Halbleiter der dritten Generation: Siliziumkarbid und Galliumnitrit machen die Chips leistungsfähiger und werden unter anderem in Elektroautos verbaut.

Die Autorin

Dörte Neitzel, Redaktion Technik & Einkauf

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