De chipsector uitgelegd: van ontwerp tot productie

Achter vrijwel elk AI-systeem zitten chips: gespecialiseerde stukjes silicium die de berekeningen uitvoeren. De sector die deze chips maakt, de halfgeleiderindustrie, is opgedeeld in schakels die elk een eigen rol vervullen. Wie de keten begrijpt, snapt beter waarom AI zoveel verschillende bedrijven raakt. In dit artikel leggen we de chipsector feitelijk uit, van ontwerp tot productie.

De keten in vogelvlucht

Een moderne chip ontstaat niet bij één bedrijf, maar via een keten van gespecialiseerde partijen. Grofweg zijn dit de schakels:

1. Ontwerpers bedenken wat een chip moet kunnen.
2. Foundries produceren de chips fysiek.
3. Makers van chipmachines leveren de apparatuur waarmee foundries werken.
4. Geheugenmakers leveren de chips die data opslaan.
5. Toeleveranciers rond montage, testen en materialen maken het geheel af.

Deze arbeidsverdeling is opvallend: vrijwel geen enkel bedrijf doet alles zelf. Juist die specialisatie maakt de keten zo afhankelijk van een beperkt aantal sleutelspelers.

Ontwerpers: de fabless-bedrijven

Veel chipbedrijven hebben geen eigen fabriek. Ze ontwerpen de chip en besteden de productie uit. Zulke bedrijven heten fabless (zonder fabriek). Het bekendste voorbeeld in AI is NVIDIA, dat de GPU's ontwerpt die veel AI-modellen aandrijven, maar de productie uitbesteedt. Ook AMD en Broadcom zijn grotendeels fabless.

Een bijzondere rol speelt Arm: dit bedrijf maakt zelf geen chips, maar ontwikkelt chip-ontwerpen en instructiesets die het in licentie geeft aan anderen. Zo zit Arm-technologie in talloze processors zonder dat Arm ze zelf produceert.

Foundries: waar de chips worden gebakken

De partijen die de chips fysiek produceren, heten foundries. Zij nemen de ontwerpen van fabless-bedrijven en maken er werkende chips van in enorme, extreem schone fabrieken. De grootste en technologisch meest geavanceerde foundry is TSMC uit Taiwan, dat chips bakt voor een groot deel van de fabless-wereld, waaronder de toonaangevende AI-chips.

Deze concentratie is een belangrijk kenmerk van de sector: een groot deel van de meest geavanceerde chips ter wereld komt uit een handvol fabrieken. Dat maakt de keten krachtig, maar ook gevoelig voor verstoringen, bijvoorbeeld geopolitiek of bij productieproblemen.

Chipmachines: de Nederlandse sleutelrol

Foundries kunnen hun chips alleen maken met geavanceerde machines. Hier speelt Nederland een opvallend grote rol. ASML is wereldwijd de enige leverancier van de meest geavanceerde lithografiemachines (EUV), waarmee de allerkleinste structuren op een chip worden aangebracht. Zonder ASML zijn de modernste chips niet te maken. Hoe dit doorwerkt voor beleggers, lees je in ASML als AI-aandeel.

Daarnaast leveren ASMI, gespecialiseerd in een productiestap die atomic layer deposition heet, en BESI, actief in het monteren en verbinden van chips, onmisbare apparatuur verderop in het proces. Samen vormen deze bedrijven een belangrijk deel van de toeleverketen van chipmachines.

Geheugen: data opslaan en verplaatsen

Naast rekenchips zijn geheugenchips cruciaal, zeker voor AI. AI-modellen verwerken enorme hoeveelheden data en hebben snel geheugen nodig dat dicht bij de rekenkern zit. Micron is een van de grote geheugenmakers. Een specifiek type, high bandwidth memory, is sterk gevraagd voor AI-versnellers, omdat het de grote datastromen kan bijbenen.

Hoe AI de vraag aanjaagt

De opkomst van AI heeft de vraag naar chips in vrijwel elke schakel opgestuwd. AI-modellen trainen en draaien vraagt om grote aantallen krachtige GPU's, om bijbehorend snel geheugen en om datacenters vol van deze hardware. Dat werkt door de hele keten:

• Meer vraag naar GPU's komt terecht bij ontwerpers als NVIDIA en AMD.
• Die GPU's moeten worden geproduceerd, wat de vraag bij foundry TSMC vergroot.
• Meer productie vraagt om meer machines van ASML, ASMI en BESI.
• En de modellen vragen om meer en sneller geheugen van makers als Micron.

Zo raakt één trend, de groei van AI, de hele halfgeleiderketen tegelijk. Dat verklaart ook waarom deze bedrijven deels op dezelfde gebeurtenissen reageren, een punt dat terugkomt in Spreiding en risico bij beleggen in AI. De bredere keten van chips tot software staat beschreven in De AI-waardeketen uitgelegd.

Veelgestelde vragen

Wat is het verschil tussen een fabless-bedrijf en een foundry?

Een fabless-bedrijf ontwerpt chips maar produceert ze niet zelf; een foundry produceert chips, vaak in opdracht van fabless-bedrijven. NVIDIA is fabless, TSMC is een foundry.

Waarom is ASML zo belangrijk?

ASML is de enige leverancier van de meest geavanceerde EUV-lithografiemachines. Zonder die machines zijn de modernste chips, waaronder veel AI-chips, niet te produceren.

Waarom is geheugen belangrijk voor AI?

AI-modellen verwerken grote datastromen en hebben snel geheugen nodig dicht bij de rekenkern. Gespecialiseerd geheugen zoals high bandwidth memory is daarom sterk gevraagd voor AI-hardware.

Beleggen kent risico's; je kunt (een deel van) je inleg verliezen. Dit artikel is informatief en geen persoonlijk beleggingsadvies. Doe altijd je eigen onderzoek.