Das Frühwarnsystem in der Halbleiterproduktion

Sichtlich stolz berichtet Manfred Horstmann,  Senior Vice President of Global Fab Engineering Services and General Manager European Fabs, auf der Bühne des Automotive Lean Production Kongress in Poznan über das Dresdner Werk. Immer wieder macht er deutlich, welche Bedeutung der Standort heute für die europäische Industrie habe. Dresden ist die größte Fertigung von GlobalFoundries in Europa und gehört zu den wenigen Standorten, die den gesamten Prozess vom Wafer bis zum Packaging anbieten. Die Fab 1 ist nicht nur der größte Reinraumkomplex Europas, sondern seit der Halbleiterkrise ab 2020 auch zu einem zentralen Versorgungspfeiler für die Automobilindustrie geworden. Innerhalb weniger Jahre stieg der Anteil der Automotive-Produktion von einem kaum messbaren Wert auf mehr als ein Viertel des gesamten Outputs. Mikrocontroller, Radar- und Sensorsysteme, Kamera-ICs und Displaytreiber, gefertigt von rund 3.000 Mitarbeitenden im Schichtbetrieb, fließen direkt in sicherheitskritische Fahrzeugarchitekturen ein. Würde man die Anlage heute neu errichten, läge der Investitionsbedarf bei rund 20 Milliarden US-Dollar. 

Wachstum unter Hochdruck und ein Werk im permanenten Takt

Die globale Chipkrise wirkte wie ein Beschleuniger. Die Nachfrage aus der Automobilbranche stieg sprunghaft an, während Dresden gleichzeitig erweitert und technologisch modernisiert wurde – und das alles bei laufendem Betrieb. Die Fertigung ist hochautomatisiert. Fahrerlose Transportsysteme bewegen die Siliziumscheiben durch eine Prozesskette von rund 1.500 Schritten, die sich über fast 90 Tage erstrecken. Jeder Fehler in den frühen Phasen wirkt sich unmittelbar auf Ausbeute und Liefertreue aus. Horstmann beschreibt die Herausforderung mit einem klaren Bild: In der Automobilindustrie lässt sich ein Bauteil notfalls noch überarbeiten. In der Halbleiterfertigung gibt es diese Möglichkeit nicht. Der Prozess muss in jeder Sekunde stabil sein. Genau das machte die Skalierung der Automotive-Volumina zu einer der größten Aufgaben für das Werk. Es ging nicht nur darum, mehr Chips zu produzieren, sondern vor allem darum, Störungen in einem Ausmaß zu kontrollieren, das deutlich über dem üblichen Standard liegt.

Diese Unternehmen sind die Champions der Lean Production

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Digitale Wachsamkeit als Produktionsprinzip

Die Antwort auf diese Herausforderung entwickelte Dresden über Jahre hinweg. Eine vollständig digitalisierte Qualitätsstrategie, die als „Line of Defense“ bezeichnet wird, ist heute fester Bestandteil der Fertigung. Sie umfasst mehrere Ebenen von LoD0 bis LoD4 und basiert auf einem zentralen Prozess: Fault Detection and Classification. Jede Anlage wird permanent überwacht, ihre Signale werden in Echtzeit analysiert. Mehr als eine Million Datenpunkte pro Tag fließen in eine Cloud-Plattform, wo sie mithilfe von künstlicher Intelligenz und Zeitreihenanalysen ausgewertet werden. So ließen sich selbst kleinste Abweichungen frühzeitig erkennen und beheben, bevor sie sich auf die Qualität auswirken.

Die Sensorik erfasst statistische Veränderungen, die anschließend von KI interpretiert werden. Ziel ist es, Auffälligkeiten vor dem nächsten Prozessschritt zu identifizieren und standardisierte Gegenmaßnahmen einzuleiten. Die Fehlererkennung auf Werkzeug- und Anlagenebene hat sich seit Einführung des Systems mehr als verdoppelt. Ein spezialisiertes Team entwickelt auf Basis dieser Daten digitale Problemerkennungsfelder und legt für jeden Prozessschritt individuelle Eingriffsgrenzen fest. Alle Informationen werden in einer Cloud gespeichert und fließen in das Design for Manufacturing ein, um die Robustheit der Chips gegenüber Prozessvariationen zu erhöhen.

Darüber hinaus ermögliche die Integration in die Produktionssteuerung die Einführung des „Preferred Tool Path“. Aufträge werden jeweils auf dem am besten geeigneten Tool gefertigt. Das Ergebnis: Die Kosten für Nichtqualität sanken um mehr als 60 Prozent, die Ausbeute stieg deutlich, Rücklaufquoten gingen zurück. Gleichzeitig verbessere sich die ökologische Bilanz, da weniger Ausschuss und damit weniger Energieverbrauch anfällt.

Ein digitales Rückgrat für die Automobilindustrie

Mit dieser Strategie will GlobalFoundries nicht nur seine Prozesssicherheit stärken, sondern Maßstäbe für die gesamte Branche setzen. Die hohen Qualitätsanforderungen der Automobilindustrie lassen kaum Raum für Fehler. Die Line-of-Defense-Strategie ist seit 2021 fester Bestandteil der Mitarbeiterschulungen und prägt das Selbstverständnis der Belegschaft. In Dresden ist eine Produktionskultur entstanden, die nicht allein auf Automatisierung setzt, sondern auf digitale Wachsamkeit und vorausschauende Steuerung.

Die Jury des Automotive Lean Production Awards würdigte diese Leistung als beispielhaften Beitrag zur Resilienz der automobilen Lieferkette. Für die Umsetzung erhielt GlobalFoundries Dresden den Award 2025 in der Kategorie „Digital Use Case Supplier“. Horstmann bringt es auf den Punkt: „Daten helfen nicht nur, Fehler zu vermeiden. Sie verändern die Art und Weise, wie wir Fertigung denken.“

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Das Werk und seine Zukunft

Die Fab 1 in Dresden ist bekannt für ihre modernen Produktionsanlagen und ihre breite Palette an Anwendungen. Sie fertigt GPS- und Radar-Chips, Audio-Wandler für Smartphones, Treiberchips für OLED-Displays und Elektronik für Spracherkennungssysteme. Mit dem wachsenden Engagement im Automobilsektor werden die Chips aus Dresden künftig verstärkt in sicherheitskritischen Fahrzeugarchitekturen eingesetzt – von Fahrerassistenzsystemen bis hin zu Radar- und Kameralösungen für autonomes Fahren.

Die strategische Bedeutung des Standorts wird auch durch den EU Chips Act unterstrichen. Dresden sei laut der Jury ein Schlüssel für die technologische Souveränität Europas. Geplante Erweiterungen und Investitionen in neue Technologien wie FD-SOI und energieeffiziente Designs sollen die Wettbewerbsfähigkeit weiter stärken. Damit soll GlobalFoundries Dresden ein Eckpfeiler der europäischen Halbleiterfertigung und ein Vorreiter für digitale Exzellenz in der Produktion bleiben.