Wachstum bei KI-Chips verknappt die Versorgung mit ABF-Substraten – Abnehmer zahlen für Kapazitätsreservierungen bis 2028

Engpässe unter dem KI-Chip

Einige Anlagen zur Herstellung fortschrittlicher Chip-Substrate haben inzwischen Lieferzeiten von 30 Monaten. Zugleich könnten bei bestimmten kritischen Materialien 2027 rund 20 % der Nachfrage ungedeckt bleiben, warnte S.C. Chien, Vorsitzender von Unimicron, am 20. Oktober 2026 auf der TPCA Show. Seine Warnung macht deutlich, warum der Wettlauf um den Aufbau der Infrastruktur für künstliche Intelligenz inzwischen über Prozessoren und Speicher hinaus bis zu den komplexen Verdrahtungsträgern darunter reicht.

Nvidia unterstützt den Ausbau der Substratkapazitäten beim taiwanischen Unternehmen Unimicron mit einer Kapazitätsreservierungsvereinbarung. Die zusätzliche Produktion soll im zweiten Quartal 2027 anlaufen und etwa Mitte 2028 die volle geplante Kapazität erreichen. Nvidia arbeitet außerdem mit dem japanischen Unternehmen Ibiden und dem südkoreanischen Unternehmen Samsung Electro-Mechanics zusammen. Die Substratkapazität für seine Produkte soll so innerhalb von drei Jahren auf das 2,5-Fache des heutigen Niveaus steigen.

ABF-Substrate verbinden die winzigen elektrischen Kontakte eines Prozessors mit der deutlich größeren Leiterplatte darunter. Größere KI-Chips benötigen größere Substrate mit mehr Verdrahtungslagen. Jedes Gehäuse beansprucht daher mehr Fabrikzeit und Material, noch bevor die Hersteller die Zahl der ausgelieferten Chips erhöhen.

J.P. Morgan prognostiziert für die Jahre 2026 bis 2028 ein jährliches Wachstum der ABF-Nachfrage von 34 %, 39 % und 40 %, während die Kapazität nur um etwa 9 % bis 12 % steigen dürfte. Die Abnehmer reagieren mit längeren Verträgen, Vorauszahlungen und Unterstützung für neue Fabriken. Lieferanten, die sich Materialien sichern und diese anspruchsvollen Produkte zuverlässig herstellen können, gewinnen bei Preisverhandlungen an Einfluss.

Warum jeder Beschleuniger mehr Substrat benötigt

KI-Beschleuniger kombinieren zunehmend mehrere Rechenchips mit gestapeltem High-Bandwidth-Memory (HBM) in einem Gehäuse. Das Substrat muss elektrische Signale übertragen und die Stromversorgung über diese größere Baugruppe verteilen. Man kann es sich wie ein Straßennetz vorstellen, das mit einer wachsenden Stadt mehr Fläche und zusätzliche Ebenen benötigt.

Ein Substrat mit einer Größe von 110 mal 110 Millimetern hat die vierfache Fläche eines Substrats mit 55 mal 55 Millimetern: 12.100 statt 3.025 Quadratmillimeter. Zusätzliche Verdrahtungslagen erhöhen den Fertigungsaufwand weiter. Die Hersteller müssen wiederholt Isolierfolie aufbringen, mikroskopisch kleine Verbindungen herstellen und Kupferleitungen erzeugen. Dabei muss jede Lage an den anderen ausgerichtet sein.

Die Schätzungen von J.P. Morgan veranschaulichen diesen Gesamteffekt. Nvidias Hopper-Generation verwendet ein Substrat mit einer Fläche von 3.190 Quadratmillimetern und 12 Lagen. Das Modell für die spätere Feynman-Generation kommt auf rund 18.000 Quadratmillimeter und 24 Lagen. Multipliziert man die Fläche mit der Zahl der Lagen, ergibt sich für Hopper ein Wert von 38.280 Quadratmillimetern und für Feynman von 432.000 – ein Anstieg um etwa das 11,3-Fache bei diesem Maß für den Fertigungsaufwand.

Auch Ibiden plant eine schrittweise Vergrößerung: 2026 sollen Substrate mit 90 mal 90 Millimetern, 2028 mit 110 mal 110 Millimetern und ab 2030 mit mindestens 130 mal 130 Millimetern gefertigt werden. Dabei handelt es sich um Entwicklungsziele; die kommerzielle Produktion hängt vom Fertigungsfortschritt und der Freigabe durch die Kunden ab.

Wie groß könnte die Versorgungslücke werden?

J.P. Morgan schätzt, dass die weltweite ABF-Nachfrage von 11.308 Milliarden Quadratmillimetern im Jahr 2025 auf 29.565 Milliarden im Jahr 2028 steigen wird. Dabei wird ein Modell verwendet, das den Fertigungsaufwand berücksichtigt. Damit läge die Nachfrage bei etwa dem 2,6-Fachen des Niveaus von 2025.

Die Bank prognostiziert für 2027 eine Auslastung von über 100 % und für 2028 von nahezu 130 %. Praktisch bedeutet eine prognostizierte Auslastung von 130 %, dass die Kunden für jeweils 100 verfügbare Produktionseinheiten rund 130 Einheiten nachfragen würden. Die Fabriken könnten Bestellungen dann nicht mehr vollständig bedienen. Den Abnehmern bliebe, Verzögerungen hinzunehmen, einen anderen Lieferanten zu suchen oder ihre Produktionspläne anzupassen.

Andere Prognosen beziffern die ABF-Versorgungslücke auf etwa 10 % im zweiten Halbjahr 2026, 21 % im Jahr 2027 und mehr als 40 % im Jahr 2028. Goldman Sachs schätzt das Defizit für 2027 auf 34 % und für 2028 auf 51 %. Die Schätzungen beruhen auf unterschiedlichen Annahmen zur Nachfrage und verschiedenen Methoden zur Berechnung der Lücke. Gemeinsam ist ihnen die Aussage, dass der geplante Ausbau mit dem steigenden Bedarf kaum Schritt hält.

KI-Server und Hochgeschwindigkeitsswitches sind für einen großen Teil der Veränderung verantwortlich. J.P. Morgan prognostiziert, dass ihr Anteil an der weltweiten ABF-Nachfrage von 26 % im Jahr 2024 auf 73 % im Jahr 2028 steigen wird. Die Nachfrage konventioneller Server wächst langsamer, während der Verbrauch in der Unterhaltungselektronik unter dem Niveau von 2024 bleibt.

Materialengpässe können auch gut ausgestattete Fabriken ausbremsen

Ajinomoto liefert schätzungsweise mindestens 95 % der weltweit verwendeten ABF-Isolierfolie. Substrathersteller bringen diese Folie zwischen den Kupferleitungslagen auf. Damit ist sie ein wichtiger Einsatzstoff für ansonsten konkurrierende Anbieter.

Die Folienproduktion von Ajinomoto lief im zweiten Quartal 2026 mit etwa 2 Millionen Quadratmetern pro Monat an der Kapazitätsgrenze. Im Mai informierte das Unternehmen seine Kunden über eine Preiserhöhung von rund 30 %, die im dritten Quartal wirksam werden sollte. Berichten zufolge wurden außerdem die Lieferungen nach China um 30 % gekürzt. Das verschärft die regionale Verknappung in einer ohnehin stark konzentrierten Lieferkette.

Ein weiterer Engpass ist Glasfasergewebe mit einem niedrigen Wärmeausdehnungskoeffizienten. Dieser Koeffizient gibt an, wie stark sich ein Material bei Erwärmung ausdehnt. Materialien mit geringerer Ausdehnung helfen dabei, große Substrate eben zu halten, wenn Prozessoren heiß werden und wieder abkühlen.

J.P. Morgan schätzt, dass Unimicron 35 % bis 40 % der T-Glas-Zuteilungen des japanischen Herstellers Nittobo erhält, Ibiden 30 % bis 35 %. Auf kleinere Lieferanten entfallen demnach zusammen 25 % bis 33 %. Diese Zuteilungen können darüber entscheiden, wie viel fortschrittliche Produktion ein Unternehmen liefern kann – selbst wenn genügend Fabrikfläche und installierte Maschinen vorhanden sind.

Chiens Prognose einer möglichen Lücke von 20 % im Jahr 2027 bezieht sich auf bestimmte kritische Materialien, darunter Glasfasergewebe mit geringer Ausdehnung, kupferkaschierte Laminate und ABF-Materialien. Auch die Taiwan Printed Circuit Association nennt das begrenzte Angebot an Glasfasergewebe mit geringer Ausdehnung als Engpass, da neue Materialwerke Zeit benötigen, bis sie die Produktion aufnehmen und ihre Ausbringung steigern können.

Lange Anlagenlieferzeiten verzögern den Ausbau

Der Vorsitzende von Unimicron sagte, die Lieferzeiten hätten sich bei mehr als 80 % der Anlagen verlängert. Bei rund einem Fünftel dauere die Lieferung etwa doppelt so lang wie zuvor. Für einige wichtige Maschinen müsse man bis zu 30 Monate warten.

Ein neues Fabrikgebäude ist somit nur ein Schritt beim Ausbau. Die Hersteller benötigen außerdem Maschinen, Materialien, geschulte Beschäftigte und die Freigabe durch Kunden. Bei der Freigabe muss nachgewiesen werden, dass eine Produktionslinie wiederholt Substrate herstellen kann, die den elektrischen, mechanischen und Zuverlässigkeitsanforderungen des Kunden entsprechen.

Die Anlagenanalyse von J.P. Morgan deutet auf ähnliche Verzögerungen hin. Nach einem schwachen Jahr 2025 dürften die Bestellungen von Lithografieanlagen für Substrate, mit denen sich winzige Verdrahtungsmuster erzeugen lassen, 2026 wieder anziehen. Anlagen, die während dieser Erholungsphase bestellt werden, dürften ab 2027 oder später zur freigegebenen kommerziellen Produktion beitragen.

Unimicron hat versucht, diese Zeitpläne früher aufeinander abzustimmen. Chien sagte, die Teams hätten bereits Anfang 2025 damit begonnen, Ausbaupläne mit Lieferanten zu teilen, teilweise auch gemeinsam mit Kunden und deren Kunden. Mehr als zehn Gespräche hätten den Lieferanten geholfen, den künftigen Bedarf zu verstehen. Einige von ihnen hätten daraufhin 2026 mit einer Ausweitung des Angebots begonnen.

Kunden zahlen für gesicherten Zugang

Nvidia, AMD und Cloud-Anbieter streben Verträge an, die bis 2028 laufen. Einige Kunden bitten die Lieferanten außerdem, Kapazitäten für 2029 und 2030 einzuplanen. Die Zusammenarbeit kann Vorauszahlungen für Anlagen, bei Herstellern aufgestellte Maschinen und Beiträge zum Bau von Fabriken umfassen.

Kapazitätsreservierungsgebühren verschaffen den Lieferanten finanzielle Unterstützung, bevor die neue Produktion bereitsteht. Im Gegenzug sichern sich die Abnehmer vereinbarten Zugang zur künftigen Produktion. Die Vereinbarungen helfen den Herstellern, einen kostspieligen Ausbau zu beschließen, nachdem die vorherige Investitionswelle der Branche zwischen 2023 und 2025 zu sinkenden Preisen beigetragen hatte.

Branchenschätzungen beziffern die mit Intel, Nvidia und AMD verbundenen Zusagen für Substrate auf rund 5 Milliarden US-Dollar beziehungsweise 162,9 Milliarden Taiwan-Dollar. Auf Intel entfallen schätzungsweise 3 Milliarden US-Dollar, auf Nvidia und AMD jeweils etwa 1 Milliarde. Die in diesen Schätzungen genannten Unternehmen wollten sich zu einzelnen Kundenvereinbarungen nicht äußern. Die genauen Anzahlungen und Vertragsbedingungen sind nicht bekannt.

Intel-Chef Lip-Bu Tan sagte, mehrere Kunden hätten Vorauszahlungen geleistet, um sich Substrate und Kapazitäten zu sichern. Kinsus erklärt, Liefervereinbarungen mit Laufzeiten von drei bis fünf Jahren abgeschlossen zu haben, die bislang jedoch nur einen vergleichsweise kleinen Teil des Geschäfts abdecken. Das Unternehmen würde es vorziehen, wenn Kunden den Ausbau mitfinanzieren, statt lediglich bestehende Fabriken zu reservieren.

Wohin die Milliardeninvestitionen fließen

Unimicron hat sein jährliches Investitionsbudget von 34 Milliarden auf 53,7 Milliarden Taiwan-Dollar erhöht und dafür zusätzlich 19,7 Milliarden Taiwan-Dollar bereitgestellt. Außerdem hat das Unternehmen Anlagen mit langen Lieferzeiten im Wert von weiteren 17,6 Milliarden Taiwan-Dollar bestellt. Diese Bestellungen sind eine separate Beschaffungsverpflichtung und sollten im Zusammenhang mit dem Bau- und Produktionszeitplan des Unternehmens betrachtet werden.

Ibiden plant, im Geschäftsjahr 2026 bis 2028 insgesamt 500 Milliarden Yen zu investieren. Die Kapazität für KI-Server-Substrate soll damit auf das 2,8-Fache des Niveaus von 2024 steigen. Samsung Electro-Mechanics investiert 1,2 Milliarden US-Dollar in den Ausbau der ABF-Kapazitäten. Die Serienproduktion soll im dritten Quartal 2027 anlaufen.

Samsung Electro-Mechanics hat mit Nvidia außerdem eine mehrjährige Vereinbarung über dedizierte Produktionslinien in Sejong und Busan in Südkorea geschlossen. Die Lieferungen sollen 2026 beginnen. Die Vereinbarung umfasst sowohl Chipsätze für Rechenanwendungen als auch Netzwerkswitches. Keines der beiden Unternehmen legte die Investitionssumme oder die Aufteilung der Kosten offen.

Kinsus hat 23,5 Milliarden Taiwan-Dollar für den Ausbau von Kapazitäten und Anlagen genehmigt. Für 2026 sind davon 8 Milliarden Taiwan-Dollar vorgesehen, darunter 6 Milliarden für ABF. Später bewilligte das Unternehmen zusätzlich ein separates Projektbudget von 19,6 Milliarden Taiwan-Dollar. Nan Ya PCB plant eine Fabrik für große, mehrlagige Substrate im Wert von 46,8 Milliarden Taiwan-Dollar.

Kinsus will seine vierteljährliche ABF-Kapazität bis 2029 von rund 40 Millionen auf 80 Millionen Einheiten verdoppeln. Für dieses Vorhaben ist bereits Fläche verfügbar. Das Unternehmen erklärt jedoch, dass ein weiterer Ausbau zusätzliche Standorte erfordern würde. Die Zhen-Ding-Tochter Leading Interconnect plant, die Zahl ihrer Fabrikgebäude in Shenzhen vor 2030 auf mehr als sieben zu erhöhen.

Eine bessere Ausbeute ist ebenso wichtig wie mehr Maschinen

Große Substrate lassen sich schwerer eben halten. Kupfer, Harz, Glasverstärkung und Silizium dehnen sich bei Temperaturänderungen unterschiedlich stark aus. Das kann zu Verzug führen, die Ausrichtung winziger Verdrahtungslagen erschweren und den Anteil der fertigen Produkte verringern, die die Qualitätsprüfung bestehen.

Die Ausbeute bezeichnet den Anteil der Produkte, die diese Prüfung bestehen. Bei einer Ausbeute von 60 % liefert eine Produktionslinie 60 einwandfreie Einheiten je 100 verarbeitete Einheiten. Eine höhere Ausbeute kann das nutzbare Angebot steigern, ohne eine komplett neue Fabrik bauen zu müssen. Allerdings beanspruchen auch Einheiten, die später aussortiert werden, zunächst Zeit auf den Anlagen.

Branchenschätzungen zufolge liegt die Ausbeute bei Substraten für Intels EMIB-Verpackungstechnologie bei rund 45 %. Die Lieferanten streben im vierten Quartal 2026 eine Ausbeute von 50 % und im ersten Quartal 2027 von 60 % an. EMIB verbindet Chips innerhalb eines Gehäuses mithilfe kleiner Siliziumbrücken und stellt hohe Anforderungen an den Substrataufbau.

Chien verwies außerdem auf KI-Chips mit einer Stromaufnahme von mehr als 1.000 Ampere. Diese Stromstärke bereitzustellen und dabei elektrische Störungen zu begrenzen, die Signalqualität zu erhalten und die Wärme zu beherrschen, erfordert eine frühere Beteiligung der Lieferanten an der Systementwicklung. Unimicron, Nan Ya PCB und Kinsus entwickeln größere und komplexere Produkte, während Zhen Ding seine Kapazitäten für fortschrittliche Substrate und Verbindungstechnik für KI-Server ausbaut.

Glas und Keramik als längerfristige Optionen

Glaskerne und Keramik-Interposer werden entwickelt, um die Herausforderungen bei Maßhaltigkeit und Wärme in sehr großen Gehäusen zu bewältigen. Ein Kern stützt das Substrat, während ein Interposer dichte Verbindungen zwischen Chips herstellt. Die beiden Bauteile befinden sich an unterschiedlichen Stellen im Gehäuse und erfordern verschiedene Fertigungsprozesse.

Unimicron arbeitet neben Substraten für fortschrittliche Gehäusetechnik auch an Technologien für Glas- und Keramikkernsubstrate. Nan Ya PCB testet Glassubstrate und entwickelt Kernmaterialien mit einer Wärmeausdehnung von weniger als drei Millionstel pro Grad Celsius. Kinsus beteiligt sich gemeinsam mit Partnern aus der Verpackungsindustrie an der Entwicklung von Glas- und Keramikverfahren.

Glasfaserverstärkte organische Substrate enthalten bereits Glasfasergewebe. Bei einem Glaskern wird die zentrale Stützstruktur durch Glas ersetzt. Dafür sind neue Methoden nötig, um Verbindungen hindurchzuführen und Fertigungsfehler zu kontrollieren. Die Lieferanten setzen außerdem automatisierte Leitungsführung und Entwurfsregeln ein, mit denen sich Layouts vermeiden lassen, die schwer herzustellen sind.

Die Entwicklungszeitpläne reichen über den aktuellen Engpass hinaus. TSMCs Panel-Verpackungsverfahren CoPoS soll 2027 in die Testproduktion und im zweiten Halbjahr 2028 in die Massenproduktion gehen. Eine kommerzielle Produktion in großem Maßstab mit Glaskerntechnologie wird erst nach 2030 erwartet. Die organische ABF-Produktion trägt daher bis 2028 den Großteil der Ausbaulast.

Wichtige Termine und wirtschaftliche Faktoren

Die Taiwan Printed Circuit Association und das Industrial Technology Research Institute schätzen den weltweiten Produktionswert von Substraten 2025 auf 14,75 Milliarden US-Dollar, ein Plus von 18,5 %. Für 2026 prognostizieren sie 19,51 Milliarden US-Dollar, ein Plus von 32,3 %. Das entspricht einem Zuwachs von 4,76 Milliarden US-Dollar innerhalb eines Jahres und bezieht sich auf den breiter gefassten Substratmarkt.

Die nächsten Meilensteine zeigen, wann Investitionen den Druck verringern könnten und wann die steigende Produktkomplexität ihn erneut verstärken könnte:

• Viertes Quartal 2026: Die Lieferanten streben bei EMIB-Substraten eine Ausbeute von rund 50 % an.
• Erstes Quartal 2027: Das Ausbeuteziel für EMIB steigt auf rund 60 %.
• Zweites Quartal 2027: Die von Nvidia reservierte zusätzliche Kapazität bei Unimicron soll schrittweise in Betrieb gehen.
• Drittes Quartal 2027: Samsung Electro-Mechanics strebt den Start der Serienproduktion aus dem ABF-Ausbau an.
• Mitte 2028: Der von Nvidia reservierte Ausbau bei Unimicron soll die volle geplante Kapazität erreichen.
• 2029: Kinsus strebt eine vierteljährliche ABF-Kapazität von 80 Millionen Einheiten an.

J.P. Morgan schätzt, dass Substrate für Beschleuniger der nächsten Generation Preisaufschläge von durchschnittlich mehr als 50 % erzielen könnten. Höhere Materialkosten und der aufwendigere Fertigungsprozess werden einen Teil dieses Anstiegs aufzehren. Lieferanten mit verlässlichen Materialzuteilungen, hohen Ausbeuten und freigegebenen Produkten sind am besten aufgestellt, um aus der knapperen Versorgung höhere Gewinne zu erzielen.

Für Chiphersteller und Betreiber von Rechenzentren bedeutet das in der Praxis, früher einzukaufen und sich stärker an den Fertigungsplänen zu beteiligen. Die Markteinführung eines Prozessors hängt zunehmend davon ab, sein Substrat Jahre im Voraus zu sichern und anschließend dafür zu sorgen, dass Material, Anlagen und Produktionszeitpläne aufeinander abgestimmt sind.

Die wichtigsten Punkte

• KI-Gehäuse benötigen pro Chip mehr Substratfläche und Verdrahtungslagen. Dadurch steigt der Fertigungsaufwand schneller, als es die Zahl der Chips allein vermuten lässt.
• J.P. Morgan prognostiziert für 2026 bis 2028 ein jährliches Wachstum der ABF-Nachfrage von 34 % bis 40 %, während die Kapazität nur um etwa 9 % bis 12 % wachsen dürfte.
• Die Lieferzeit für einige Anlagen beträgt 30 Monate. Bei bestimmten kritischen Materialien könnte 2027 eine Versorgungslücke von 20 % entstehen.
• Nvidia und andere Abnehmer nutzen Reservierungen, längere Verträge und Vorauszahlungen, um sich künftige Liefermengen zu sichern.
• Größere Kapazitätserweiterungen sind für 2027 und 2028 geplant. Das nutzbare Angebot hängt jedoch von Materialien, Ausbeuten und der Freigabe durch Kunden ab.
• Glas- und Keramiktechnologien entwickeln sich weiter, organische ABF-Substrate bleiben jedoch für den aktuellen Ausbau zentral.