TSMC rüstet heimische Fabriken auf, das freie Equipment dafür geht in die deutsche Fabrik alias ESMC. So schlägt man zwei Fliegen mit einer Klappe, denn die N4-Prozessfamilie wird noch Jahre vor Ort gebraucht, während die bisherige 22-nm- bis 28-nm-Fertigung an anderer Stelle Verwendung findet.

Fab 15 in Taiwan wirft 22-nm-Equipment raus

TSMCs Fab 15 hat schon einige Jahre auf dem Buckel, denn sie wurde bereits 2011/2012 in Betrieb genommen. Stetig erweitert besteht sie nun primär aus zwei Teilen: Fab 15A wurde für Chips in Strukturgrößen von 28 nm bis hinab zu 22 nm gebaut, Fab 15B wiederum war die Geburtsstätte von N7+, also dem ersten Prozess von TSMC, der EUV-Lithografie in der Serienfertigung nutzte. Die Fabrikteile sind dabei physisch getrennt, Fab 15A liegt mit vier kleineren Phasen (wie Ausbauten bei TSMC heißen) im Osten, auf der anderen Seite der Straße und Kreuzung liegt die größere Fab 15B mit drei Fabrikgebäuden.

TSMC braucht mehr moderne Kapazität

Im Quartalsbericht vor drei Wochen erklärte TSMC bereits, erstmals in der Geschichte zusätzlich ältere Fertigungskapazität auszubauen – normalerweise wird nach der Weiterentwicklung zu einem neuen Prozess nur dieser mit neuen Fabriken unterstützt. Dabei bezog sich das Unternehmen einerseits auf die 3-nm-Fertigung, für die an Fab 18 ein neues Gebäude und damit eine zusätzliche Phase entsteht.

Fab 15 als Vorgängerwerk wird jedoch ebenfalls neu ausgerüstet. Der neuere Teil Fab 15B soll von aktuellen N7+ bis N5-Prozessen auf N3 hochgestuft werden. Das geht mit relativ wenig Aufwand, da sich die grundlegenden Teile in der Produktion nicht verändert haben – schließlich wurden hier ja schon die stets aufrüstbaren EUV-Systeme genutzt.

Fab 15A wechselt von 22 nm auf 4 nm

Anders sieht bei Fab 15A anders aus. Diese ist lediglich mit DUV-Scannern ausgestattet, hier eine Aufrüstung zu vollziehen ist entsprechend umfangreicher. TSMC wird diese Anlage auf N4 aufrüsten, dem aktuellen hochklassigen Mainstream-Prozess, der noch Grundlage für viele Jahre und deshalb hoch gefragt ist. Dafür muss in Fab 15A aber deutlich mehr entfernt werden, was vom Zeitpunkt für TSMC jedoch passend gewählt erscheint: Die Gerätschaften für die 22-nm-Produktion eignen sich perfekt für den Fabrikbau in Deutschland. Bei ESMC sollen in dieser Fertigungsstufe Chips unter anderem für den Automotive-Markt gebaut werden.

Die Umrüstkosten für die Fab 15 liegen laut taiwanischen Medien bei rund 100 Milliarden New Taiwan Dollar, umgerechnet etwa 3,2 Milliarden US-Dollar. Ein Zeitplan wurde noch nicht bekannt, da Fab 24 in Dresden aber bereits Ende 2027 die Produktion starten soll, muss die Ausrüstung dafür entsprechend in den kommenden Monaten angeliefert werden.

Zur Fachmesse Display Week in Los Angeles zeigt Samsung Display mit dem Flex Chroma Pixel ein OLED-Panel mit besonders hoher Farbraumabdeckung. Im Sensor OLED Display wiederum bringt Samsung organische Photodioden für das Auslesen biometrischer Daten unter. Auch Fortschritte bei EL-QD und flexiblen Micro-LED-Panels sind Themen.

OLED-Display mit 97 Prozent BT.2020

Das Flex Chroma Pixel beschreibt Samsung als „Wide Color Gamut OLED“, da es den BT.2020-Farbraum dem Hersteller zufolge zu 97 Prozent abdecke und damit herkömmlichen OLED-Panels mit im Regelfall 70 Prozent deutlich überlegen sei.

Die höhere Farbraumabdeckung sei durch das Einbringen von Phosphoreszenz-sensibilisierter Fluoreszenz (PSF) erreicht worden. Dabei handelt es sich um ein emit­tierendes Material der nächsten Generation. PSF ist ein Prozess aus der Photochemie, bei dem ein Molekül zuerst Licht aufnimmt und in einen langlebigen angeregten Zustand (Phosphoreszenz-Zustand) übergeht. Statt selbst zu leuchten, überträgt es seine Energie auf ein zweites Molekül. Dieses zweite Molekül wird dadurch angeregt und sendet dann Fluoreszenzlicht aus. Einfach gesagt: Ein Molekül nimmt Energie auf und „reicht sie weiter“, sodass ein anderes Molekül zum Leuchten gebracht wird.

Sensor OLED Display liest biometrische Daten aus

Auf der Display Week zeigt Samsungs Displaysparte auch das Sensor OLED Display mit 6,8 Zoll und 500 ppi Pixeldichte – ein Plus von 33 Prozent gegenüber dem zuvor gezeigten Prototyp.

Bei Sensor OLED Display werden organische Photodioden in das Panel integriert, die für das Auslesen biometrischer Informationen genutzt werden können. So ließen sich ohne zusätzlichen Sensor direkt Daten wie Herzfrequenz oder Blutdruck erfassen.

RGB-Pixel und OPD-Pixel (Organic Photodiodes) werden für das Sensor OLED Display in einem einzelnen Layer parallel aufgetragen. Zusätzlich kommt beim diesjährigen Prototyp erstmals „Flex Magic Pixel“ zum Einsatz, die Technologie hinter dem Privacy Display des Galaxy S26 Ultra (Test). Das Panel kann auf Wunsch des Anwenders somit vollständig oder nur in ausgewählten Bereichen die seitliche Ansicht verschleiern.

EL-QD macht weiteren Fortschritt

Samsung Display gab in Los Angeles auch Fortschritte im Bereich EL-QD bekannt. EL-QD (elektrolumineszente Quantum Dots) sind winzige Halbleiter-Nanopartikel, die Licht erzeugen, wenn elektrischer Strom durch sie fließt. Legt man eine Spannung an, werden Elektronen in den Quantum Dots angeregt und geben beim Zurückfallen Energie in Form von Licht ab. Die Quantum Dots erzeugen das Licht somit ohne den Einsatz von OLED direkt selbst. EL-QD gilt deshalb als potenzielle Weiterentwicklung von OLED.

Auf der Display Week zeigt Samsung Display ein 18-Zoll-Panel mit 500 cd/m² und ein 6,5-Zoll-Panel mit 400 cd/m². Aktuelle EL-QD-Panels erreichen somit eine 25 Prozent respektive 33 Prozent höhere Helligkeit als die letztjährigen Prototypen gleicher Größe.

Bis zu den Helligkeitswerten aktueller OLED-Panels und zur allgemeinen Marktreife dürfte aber noch einige Zeit vergehen. Samsung Display erklärt, dass in die aktuellen Prototypen Optimierungen der Quantum-Dot-Struktur und den Abstand einzelner Partikel geflossen seien. Diese Fortschritte hat das Unternehmen auch als „SID Distinguished Paper“ veröffentlicht.

Stretchable Display 2.0 dehnt sich im Auto

Auch dehnbare Micro-LED-Panels waren nach der Demonstration im letzten Jahr wieder ein Thema auf der Fachmesse. Das Stretchable Display 2.0 mit 200 ppi statt zuvor 120 ppi hat der Konzern für den potenziellen Einsatz in der Automotive-Branche vorgesehen, wo es für ein digitales Kombiinstrument zum Einsatz kommen könnte, das sich anhand der herrschenden Fahrbedingungen für zusätzliche visuelle Informationen verformen kann.

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