Propositiedocument Business Cluster Semiconductors Uitgevoerd in opdracht van: Business Cluster Semiconductors Nijmegen, februari 2012
Inhoudsopgave 1 Inleiding 2 De semiconductorsector ontleed 3 Internationaal profiel van de semiconductorsector in Nederland 4 Economische betekenis Nederlands semiconductorcluster 5 Strategische betekenis Nederlands semiconductorcluster 6 Kansrijke applicatiegebieden 7 Samenvattende propositie: wat heeft de semiconductorsector de B.V. Nederland te bieden? Buck Consultants International, 2012 1
1 Inleiding Achtergrond opdracht Het Businesscluster Semiconductors (BCS) verenigt 70 tot 80 semiconductorbedrijven met ca. 5.000 werknemers Het projectteam BCS heeft een aantal projecten opgezet zoals het Advanced Packaging Center in Duiven en het Shared EDA Center. Daarnaast is BCS ook betrokken bij de realisatie van Production Services Netherlands en Gebouw M van de Novio Tech Campus Een vorig jaar uitgevoerde strategy review laat zien dat BCS door een gedeelte van het netwerk wordt gezien als collectief gezicht van de semiconductorindustrie en dat voor actieve participanten in netwerken en projecten positieve resultaten zijn bereikt Het bestuur van BCS heeft aangegeven een toekomstgericht propositiedocument te willen ontwikkelen. De achtergrond hiervan is om de betekenis van het cluster inzichtelijk maken, zodat toekomstige initiatieven en projecten vanuit een heldere visie plaats kunnen vinden Op korte termijn speelt ook het inspelen op de topsectorenaanpak van het Kabinet-Rutte Buck Consultants International, 2012 2
Vraagstelling Om een propositie te ontwikkelen komen in dit rapport de volgende vragen aan de orde. 1 Hoe is de semiconductorsector in Nederland opgebouwd? 2 Wat is de internationale positie van de Nederlandse semiconductorsector? 3 Wat is de economische betekenis van de semiconductorsector voor de Nederlandse economie? 4 Wat is het strategisch belang van de semiconductorsector voor de Nederlandse economie? 5 Wat zijn de voor Nederland meest kansrijke ontwikkelingen in de semiconductormarkt? 6 Wat is een sterke propositie voor de Nederlandse semiconductorsector? 7 Wat moet er de komende jaren gebeuren om de Nederlandse semiconductorsector te versterken? Buck Consultants International, 2012 3
Werkwijze Desk research Interviews binnen waardeketen Interviews met high-tech triple helix CBS European Semiconductor Industry Association (ESIA) Future Horizons International Solid State Circuit Conference (ISSCC) Ministerie van EL & I OECD Semiconductor Equipment & Materials International (Semi) Technisch Weekblad World semiconductor Trade Statistics (WSTS) Etc. ASML Boschman Catena Micronit NXP Salland Engineering Sencio Solmates Solutions on Silicon Agentschap NL DIMES Mesa+ Sensor Universe Thales TNO TU Eindhoven Philips Medical Devices HTAS Resultaat: analyse + rapport + propositie + aanbevelingen Buck Consultants International, 2012 4
2 De semiconductorsector ontleed Binnen de semiconductorsector zijn drie type activiteiten te onderscheiden: Semiconductors: het ontwerpen, produceren, testen, assembleren en systeemintegratie van chips, geïntegreerde circuits (IC), micro-electromechanische systemen (MEMS), sensoren, e.d. Equipment & Materials: de machines, onderdelen en materialen die gebruikt worden bij de vervaardiging van chips, IC s, MEM,s, sensoren, etc. Applicaties: toepassingen in producten voor markten als consumentenelektronica, automotive, medical, veiligheid, energie Applicaties Equipment & Materials Semi s Buck Consultants International, 2012 5
Waardeketen semiconductors en equipment & materials Design Front-end Back-end Testing Assembly System Integration De waardeketen van semiconductorproductie bestaat uit zes onderdelen Design: ontwerpen en fine tunen van prototypes van chips Front-end: het gehele proces van productie van de wafers en chips Back-end: packaging van chips in beschermende/functionele omhulsels Testing: testen van zowel de wafers als de chips System Integration: integratie van verschillende chips tot één systeem Assembly: opbouwen en integreren van chips tot een werkend geheel Binnen de verschillende onderdelen is een aanvullend onderscheid te maken : Bedrijven die een activiteit als core business hebben zoals OEM s, fabless bedrijven (bedrijven zonder productielijn) of foundries (bedrijven met alleen een productielijn) Tier 1: suppliers voor core businesses, zoals materialen, machines of meet- en regelapparatuur Tier 2: suppliers voor suppliers en core business bijv. onderdelen voor machines, software of diensten Daarnaast zijn dienstverleners en gespecialiseerde logistieke bedrijven actief Op de volgende pagina is de waardeketen schematisch weergegeven Buck Consultants International, 2012 6
Schematische weergave semiconductorwaardeketen Bron: Gartner (2006) Buck Consultants International, 2012 7
De semiconductorwaardeketen kent een hoge mate van specialisatie De kosten om semiconductors te produceren zijn door toenemende complexiteit en concurrentie alsmaar toegenomen Bedrijfsmodellen waarin research en productie gecombineerd waren bleken niet meer houdbaar voor het gros van de bedrijven De verschillende processen en onderdelen van semiconductors zijn een markt geworden voor gespecialiseerde bedrijven De semiconductorwaardeketen is daardoor in de loop der jaren geëvolueerd van een lineaire keten naar een netwerkmodel OEMs betrekken onderdelen van een grote hoeveelheid toeleverende bedrijven en beperken zich veelal tot conceptontwikkeling en verkoop Alleen de grootste bedrijven organiseren het (merendeel) van het proces intern In elk onderdeel van de semiconductorwaardeketen zijn bedrijven actief die lid zijn van BCS Buck Consultants International, 2012 8
In Nederland zijn ca. 150 bedrijven actief in de waardeketen zowel in productie van semiconductors (core businesses) als leveranciers van equipment & materials (tier 1 en tier 2 suppliers) De bedrijven zijn geclusterd rond Eindhoven en in Oost- Nederland rond Enschede en Nijmegen, maar bevinden zich door heel Nederland en ook in Vlaanderen bevinden zich diverse bedrijven Vestigingsplaatsen semiconductor of gerelateerde bedrijven Bron: BCS & Point One (2012) Buck Consultants International, 2012 9
Binnen BCS zijn zowel multinationals als MKB en kennisinstellingen vertegenwoordigd Selectie leden BCS (niet volledig) Buck Consultants International, 2012 10
Applicaties Semiconductors vormen een belangrijk onderdeel van veel moderne apparaten en producten Hiernaast is bijvoorbeeld de veelheid van toepassingen van draadloze sensornetwerken weergegeven Toepassingen van draadloze sensor netwerken Bron: OECD (2011) Buck Consultants International, 2012 11
Voorbeelden van applicaties van semiconductors zijn: Consumentenelektronica, zoals witgoed, beeld- en geluidsapparatuur Communicatie-apparatuur, zoals telefoons, modems, routers Kantoorapparatuur, zoals PCs, printers, laptops Auto s, zoals motoraansturing of sensoren voor snelheid en benzinepeil Medische applicaties, zoals CT-scanners, pacemakers Veiligheid, zoals radars, cameranetwerken, bewegingsensoren Er zijn tal van bedrijven in Nederland die micro- en nano-elektronica gebruiken in medische-, automotive-, energie- en veiligheidsapplicaties, zoals bijvoorbeeld Philips of Siemens Ook zijn er bedrijven die ontwikkeling van chips e.d. combineren met de ontwikkeling van applicaties zoals Thales en TNO Buck Consultants International, 2012 12
Kennis en onderzoek Meerdere universiteiten richten zich in hun onderzoek specifiek op ontwikkelingen in de micro- en nano-elektronica en de ontwikkeling van nieuwe toepassingen. Ook is er aandacht voor vernieuwingen in procestechnologie en ontwerpmethodes. In Nederland zijn dit: Mesa+ (MEms and NAno-electronics), aan de Universiteit Twente Delft Institute of Microsystems and Nanotechnology (DIMES) aan de TU Delft TU Eindhoven Ook het Interuniversitair Micro-Elektronica Centrum (IMEC) in Leuven is een wereldklasse onderzoeksinstituut op het gebied van micro- en nanoelektronica. In Nederland participeert het IMEC samen met TNO in het Holst Centre, dat ook actief is op het gebied van semiconductoronderzoek en toepassingen daarvan Daarnaast houden nog andere instellingen zich bezig met onderzoek naar toepassing voor onder andere semiconductors, zoals o.a.: Materials Innovations Institute (M2I) Embedded Systems Institute Dutch Polymer Institute (DPI) Buck Consultants International, 2012 13
Focus binnen de sector Binnen de scope van dit onderzoek ligt de focus op twee clusters binnen de semiconductorsector: Semiconductors (micro- en nano-elektronica): bedrijven die activiteiten uit de waardeketen als core business hebben Equipment & Materials (E&M): tier 1 en tier 2 suppliers. Hierbij gaat het met name om bedrijven die actief zijn in Equipment. Er zijn weinig Nederlandse bedrijven die zich bezighouden met de levering van materialen. Daarnaast zal waar mogelijk ingegaan worden op de activiteiten van partijen die zich bezighouden met de applicaties van semiconductors; gezien de veelheid van toepassingen zal dit beperkt worden tot de belangrijkste punten Buck Consultants International, 2012 14
3 Internationaal profiel van de semiconductorsector in Nederland A Wereldmarkt Semiconductors De wereldwijde markt voor semiconductors is de afgelopen 25 jaar verveelvoudigd ondanks sterke cyclische bewegingen De totale wereldmarkt voor semiconductors bedroeg 300 miljard in 2010 Wereldmarkt voor semiconductors en equipment en materials, 1987-2010 Equipment & Materials De wereldwijde markt voor E&M bedroeg in 2010 83 miljard De vraag naar E&M hangt sterk samen met de vraag naar semiconductors en vertoont dezelfde cyclische bewegingen Bron: OECD (2010) Buck Consultants International, 2012 15
Applicaties De wereldwijde elektronicamarkt bedroeg in 2008 rond de 2.000 miljard (KPMG 2008) Bewegingen in de markten voor applicaties zijn leidend voor de vraag naar semiconductors en daarmee indirect voor de vraag naar E&M Buck Consultants International, 2012 16
B Europa Semiconductors Europa is met een markt van 28 miljard relatief een kleine speler op de wereldmarkt (ca. 12%) Semiconductorbedrijven zijn goed voor ca. 110.000 arbeidsplaatsen in Europa (EU, 2010) De omvang van de Europese Wereldmarkt voor semiconductors per regio, 1990-2009 markt voor semiconductors 300 is de afgelopen 20 jaar 250 toegenomen, maar het 200 aandeel is in relatieve zin 150 afgenomen, met 100 name t.o.v. Z.O. Azië 50 Americas Japan Europe Asia Pacific 0 2009 2008 2007 2006 2005 2004 2003 2002 2001 2000 1999 1998 1997 1996 1995 1994 1993 1992 1991 1990 Bron: OECD (2010) Buck Consultants International, 2012 17
Van de wereldwijde investeringen in semiconductors in 2007 van 28 miljard landde 10% in Europa en 48% in Azië (OECD, 2008) In de figuur is de wereldwijde productiecapaciteit van wafers weergegeven: 300 mm is op dit moment de standaard In Europa bevindt de productie van 300 mm wafers zich in Duitsland, Ierland, Frankrijk en België De Europese capaciteit is in vergelijking met de rest van de wereld klein Europese 300 mm wafer capaciteit, 2010 Bron: STM (2010) Buck Consultants International, 2012 18
Equipment & Materials Het E&M cluster telt ca. 105.000 arbeidsplaatsen in Europa (EU, 2010) Europa is goed voor 7% van de Equipment en de Materials-aankopen en is een relatief kleine markt hiervoor. Dit is een marktomvang van circa 6 miljard. Equipment Sales per regio (2007-2010) Materials Sales per regio (2010) Market size (in billion $) Bron: Semi (2010) Buck Consultants International, 2012 19
Applicaties Qua applicaties richt Europa zich relatief meer op hoogwaardige segmenten zoals o.a. automotive, instrumenten en medische toepassingen Het aandeel van applicaties met semiconductors verschilt per segment en schaalniveau Europa is meer actief in hoogwaardige segmenten met hogere kwaliteitseisen en minder standaardisering zoals industrieel/instrumenten en automotive Marktsegmenten voor applicaties, aandeel per regio 2010 Wereld Europa 42% Overheid/Militair 32% Consumentenelectronica 7% 9% Automotive Computer/Office Industrieel/Instrumenten 20% 17% 19% 1% 22% Communicatie 9% 1% 21% Bron: WSTS (2009), KPMG (2010) Buck Consultants International, 2012 20
Het Europees handelsoverschot (saldo export-import) laat zien dat Europa concurrerend is in de applicatiesectoren medisch & industrieel, aansturing en instrumenten en radio en radar. De overige sectoren verliezen terrein op de rest van de wereld Europees handelsoverschot per semiconductorsector Bron: Future Horizons (2010) Buck Consultants International, 2012 21
C Nederland Semiconductors Nederland beschikt niet over 300 mm productiecapaciteit (zie ook sheet 17) Nederland bevindt zich qua 200 mm capaciteit in de middenmoot van Europa, maar met slechts eenvijfde van de capaciteit van Duitsland Verdeling Europese wafercapaciteit in 2008, uitgedrukt in 200 mm equivalenten Bron: Semi (2008) Buck Consultants International, 2012 22
Equipment & Materials Binnen haar markten is ASML met een marktaandeel van 75% wereldleider (ASML, 2011). Ook dankzij andere bedrijven uit het equipment & materialscluster zoals ASM, FEI en BESI, beschikt Nederland over een sterke positie in de sector Applicaties Zoals al eerder genoemd zijn binnen de applicatiesector Nederlandse bedrijven actief van wereldspeler (Philips) tot middenmoot (Océ, TNO) en kleiner Daarnaast zijn internationale bedrijven die semiconductors in applicaties toepassen in Nederland actief, zoals Siemens en Thales Buck Consultants International, 2012 23
4 Economische betekenis Nederlands semiconductorcluster Het cluster (semiconductors + equipment & materials) bestaat uit ongeveer 150 bedrijven. Het ledenbestand van BCS vertegenwoordigt dus de helft tot driekwart van de totale industrie Er zijn tussen de 12.000 en 15.000 werknemers actief in het cluster. Dit is ongeveer 7% van het Europese totaal en 0,2 % van de Nederlandse beroepsbevolking De omzet van de Nederlandse semiconductorindustrie (semiconductors + equipment & materials) is rond de 10 tot 11 miljard; dit is ongeveer 2% van het BNP, maar dit is inclusief de gehele omzet van o.a. NXP en ASML De bedrijven in het cluster geven rond de 9% van hun omzet uit aan R&D (het Nederlands gemiddelde hiervoor is 1%) Vestigingen Werkgelegenheid (in Nederland) Omzet (wereldwijd)** R&D Investeringen (in Nederland) Patenten Nederland totaal 150 12.000 15.000 10-11 miljard 800 900 mln 16.000+ Abs.* 15.000+ Aandeel BCS Buck Consultants International, 2012 24 80 9.000 (2.500) 8 9 miljard ( 750 1.000 mln) 550 650mln ( 130 180 mln) % 55% 75% 80% -85% 65% - 70% Bron: CBS (2011), BCS, jaarverslagen bedrijven, interviews * = tussen haakjes excl. ASML en NXP ** = Er zijn geen gegevens beschikbaar over nationale omzet?
Het cluster kenmerkt zich door Enkele grote bedrijven (ASML, NXP) Kennisintensief en innovatief MKB en deelactiviteiten van andere grote bedrijven Concentraties in Eindhoven, Nijmegen, Twente Diverse spin-offs voortgekomen uit Philips, ASML en universiteiten De bedrijven in het cluster zijn verder Internationaal georiënteerd Een groot deel van de omzet wordt in het buitenland (m.n. Z.O. Azië) behaald Export > 50% van de omzet (NL gemiddeld 22%, industrie gemiddeld 45%) kennisintensief Hoge R&D uitgaven, gemiddeld 15-20%, uitschieters tot 80% (afhankelijk van de definitie van innovatie) Diverse patenten per bedrijf (afhankelijk van activiteit en verdedigbaarheid IP) De belangrijkste productiefactor is (unieke kennis van)het personeel Bronnen: Topteam HTSM (2011), interviews, CBS (2011), FO-industrie (2009) Buck Consultants International, 2012 25
en zijn internationaal concurrerend Binnen niches beschikken Nederlandse bedrijven over unieke kennis Producten zijn niet gestandaardiseerd, maar kenmerken zich door maatwerk en hoge aandeel van kennis Voorbeelden competenties Nederlandse bedrijven Semiconductors Integrated Circuit (IC) design en application specific IC design (ASIC) Analoge chips High frequency mixed signal Electronic Design Automation (EDA) Fluidics Radio Freguency (RF) chips Wireless IC s Mechatronica toepassingen Micro-Electromechanical Systems(MEMS) System on a Chip (SOC) Equipment & Materials Lithografie Masker ontwikkeling Imaging Test-equipment Packaging Laser equipment Mechatronica toepassingen Bron: Interviews, sites bedrijven (2011), site BCS Buck Consultants International, 2012 26
R&D positie semiconductorsector Op de ranglijst van de InternationaI Solid-State Circuits Conference (ISSCC) neemt Nederland wat betreft IC design een vierde plek in (aantal publicaties) Het Technisch Weekblad publiceert jaarlijks een overzicht van de top 30 Nederlandse bedrijfs R&D en de top 30 kennis- en onderzoeksinstituten. Semiconductor gerelateerde bedrijven scoren hoog: Semiconductors: 1 bedrijf in de top 10 Equipment & Materials: 3 in de top 30, ASML op 2, ASMI net buiten top 30 Applicaties: 3 in de top 10, Philips op 1 Deze acht bedrijven zijn in totaal goed voor 1,5 miljard aan bedrijfs R&D, 20-25% van de landelijke uitgaven aan bedrijfs R&D Ook semiconductorgerelateerde kennis- en onderzoeksinstituten scoren goed: 3 semiconductorinstellingen in de top 30, TNO op 1, allen gericht op breed onderzoek Daarnaast ook instituten die gerelateerd onderzoek doen zoals fundamenteel natuurkundig onderzoek, nanomaterialenonderzoek, instrumenten en embedded systems engineering in de top 30 In totaal is er jaarlijks minimaal 70 miljoen bij kennisinstellingen (excl. TNO) beschikbaar voor specifiek onderzoek en nog eens 241 miljoen voor gerelateerd onderzoek Buck Consultants International, 2012 27
Top Bedrijfs R&D in Nederland 2011 Positie in top 30 Bedrijf R&D-uitgaven 2010 in NL (miljoen euro) R&D-uitgaven 2010 wereldwijd R&D personeel 2010 in NL (FTE) Octrooien 2010 Applicaties Equipment & Materials 1 2 3 Philips* ASML Shell 617 376 356 1576 561 725 4075 2500 480 3079-982 4 Royal DSM 222 424 1485 246 Semiconductors 5 6 NXP Unilever 207 165 493 928 1350 1120 746 - Applicaties 7 Océ 152 222 801 190 8 KPN/Getronics 140-1461 20 9 AkzoNobel 87 334 500 0 Applicaties 10 Thales* 74 2500 886 22 17 FEI 30 54 168 n.b. Equipment & Materials 22 - VDL* ASMI 17 4,1 18 n.b 120 n.b 5 n.b Bron: Technisch Weekblad (2011) * = Niet alleen semiconductor gerelateerde activiteiten Buck Consultants International, 2012 28
Top Kennis- en onderzoeksinstituten in Nederland 2011 Semiconductor Breed Positie in top 30 1 2 Naam TNO* ECN Omzet/budget (miljoen ) 564 137 R&D personeel 2010 in NL (FTE) 3877 628 Thema s Zeven thema s Duurz. Energie en beleid 3 Deltares 113 800 Deltatechnologie 4 Stichting FOM 91 989 Fundamenteel natuurkundig Semiconductor Breed 5 6 NLR Mesa+ 75 45 663 500 Lucht- en ruimtevaart Nanotech, microtech, materialen 8 IMPACT-UT 32 235 Energie en materialen Semiconductor Breed 12 13 Dimes DPI 26 24 300 185 Microsystemen, nano-elektronica Polymeren, materiaaltechniek 14 M2i Delft 23 161 Materialenonderzoek Gerelateerd 18 ASTRON 19 148 Astronomie, instrumenten 23 Debye 15 205 Natuurkunde, nanomaterialen 24 Embedded Systems Inst. 13 33 Embedded systems engineering Bron: Technisch Weekblad (2011) * = Niet alleen semiconductor gerelateerde activiteiten Buck Consultants International, 2012 29
Samenstelling Nederlandse semiconductorsector Samenstelling semiconductorcluster Nederland NXP grootste bedrijf in de sector: $ 4,4 miljard omzet wereldwijd in 2010 207 miljoen R&D investeringen in Nederland, 493 miljoen wereldwijd jaarlijks 4.000 medewerkers in Nederland, ca. 1.350 R&D medewerkers NXP heeft ca. 14.000 patenten Top overige bedrijven binnen semiconductors Bedrijf Dialog NTS Systence* Chess Catena Omzet (wereldwijd) 300 miljoen 100 miljoen 20 miljoen 20 miljoen Medewerkers wereldwijd 550 650 n.v.t. 130 Medewerkers NL 140 38 150 80 Bron: Sites bedrijven (2011) * = NTS als geheel 650 werknemers, heeft ook niet -semiconductoractiviteiten Buck Consultants International, 2012 30
Het MKB in de semiconductorsector is uiteenlopend van omvang en activiteiten Voorbeelden semiconductor MKB (BCS leden)* Bedrijf Medewerkers NL Locatie Activiteiten Bruco 40 Borne Design, Development, Logistics, Sales Micronit 38 Enschede Development, production Cavendish** 7 Den Bosch MEMS R&D, marketing, sales Recore Systems 20 Enschede HQ, R&D, Sales Microflown 19 Arnhem R&D, production, headquarters Bron: BCS (2011) * = geen omzetcijfers beschikbaar ** = Cavendish heeft ook 16 medewerkers buiten Nederland Buck Consultants International, 2012 31
Samenstelling Equipment & Materials-cluster Nederland ASML, wereldwijd marktleider met tussen de 60 en 70% marktaandeel: 3,3 miljard omzet wereldwijd 375 miljoen R&D investeringen jaarlijks in Nederland, 560 wereldwijd Ca. 7.500 medewerkers wereldwijd, 2.500 R&D medewerkers in Nederland Top overige bedrijven binnen equipment & materials Bedrijf Omzet (wereldwijd) Medewerkers wereldwijd Medewerkers NL VDL Groep* 1,4 miljard 7.600 340** ASM International 1,2 miljard 16.700 1.500 Panalytical (Spectris)* 650 miljoen 5.500 350 FEI Electron Optics* 600 miljoen 1.800 500 BESI 350 miljoen 1.500 200 Bron: Sites bedrijven met informatie(2011) * = Niet alleen semiconductor gerelateerde activiteiten ** = VDL Enabling Technologies Buck Consultants International, 2012 32
Het MKB in de equipment & materialssector is net als in de semiconductorsecotr divers Voorbeelden semiconductor MKB (BCS leden)* Bedrijf Medewerkers NL Locatie Activiteiten DEMCON 65 Oldenzaal R&D & production of high-tech mechatronic systems & products IMS B.V. 50 Almelo Product and process development Boschman 44 Duiven R&D, Sales & Service A.L.S.I. 17 Beuningen R&D Sempro Technologies 7 Duiven HQ, engineering, service, fabrication, consultancy Bron: BCS (2011) * = geen omzetcijfers beschikbaar Buck Consultants International, 2012 33
Samenstelling Applicatiesector Nederland Philips grootste Nederlandse bedrijf dat zich bezighoudt met de toepassingen van semiconductors 25,4 miljard omzet wereldwijd 617 miljoen R&D investeringen jaarlijks in Nederland, 1,5 miljard wereldwijd 14.000 medewerkers in Nederland, ca. 4.075 R&D medewerkers Top overige bedrijven binnen applicaties Bedrijf Omzet (wereldwijd)* Medewerkers wereldwijd Medewerkers NL Siemens 76 miljard 405.000 3.200 Thales 13 miljard 68.000 2.000 Océ 2,9 miljard 23.500 800 TNO 576 miljoen n.v.t. 4.400 Bron: Sites bedrijven (2011) * = Omzet en medewerkers niet alleen uit semiconductors Buck Consultants International, 2012 34
5 Strategische betekenis Nederlands semiconductorcluster Van semiconductors naar applicaties De traditionele drijvende kracht achter ontwikkelingen in de semiconductorindustrie is Moore s Law. Dit houdt in dat het aantal transistoren per chip elk jaar verdubbelt. Binnen de industrie is nu discussie of men inmiddels op More Moore niveau presteert, dus meer dan een verdubbeling per jaar, of dat Moore s Law uiteindelijk niet meer haalbaar is Een aantal jaar geleden is daar een nieuwe richting bijgekomen: More than Moore (of Beyond Moore). Dit houdt in dat de focus niet meer alleen ligt bij verbetering van prestaties, maar ook op nieuwe applicaties. Met verbeteringen in technologie wordt een veelvoud aan applicaties mogelijk. Semiconductors zijn dan ook enabling technology complexiteit Prestaties tijd Moore s Law Toepassingen More than Moore Buck Consultants International, 2012 35
Semiconductors als enabling technology maken nieuwe ontwikkelingen mogelijk door grotere efficiëntie, betere prestaties, nieuwe eigenschappen, kwaliteitseisen en testcycli. Bron: OECD (2011) Ontwikkeling Kleinere afmetingen processors/geheugen Integratie van sensoren, MEM s Onderdelen voor ruimtevaart (hoge eisen) Toename frequentiebereik Draadloze technologie i.c.m. sensoren Nieuwe toepassingen Mainframes PC s PDA s Tablets Computerisering van auto s (15+ computers en 250+ sensoren per auto) Luchtvaart, defensie en automotive onderdelen Body Scans, CT scans Body Area Networks, Smart Grids Buck Consultants International, 2012 36
Belang van enabling technologies Ook de Europese Unie onderkent het belang van semiconductors (micro- en nano-elektronica) door het te benoemen als Key Enabling Technology (KET). De belangrijkste kenmerken van Key Enabling Technologies zijn Ze vormen een kerntoepassing van innovatieve geavanceerde producten Ze zijn een integraal onderdeel van Europese waardeketens Andere belangrijke kenmerken van KETs: Ze zijn kennisintensief en kenmerken zich door hoge R&D intensiteit, korte innovatiecycli, hoge kapitaalinvesteringen en hoogwaardige werkgelegenheid Ze faciliteren proces-, product- en diensteninnovatie door de gehele economie Ze kunnen een antwoord geven op maatschappelijke vraagstukken Andere KETs zijn: nanotechnology, photonica, biotechnology, advanced materials en advanced manufacturing systems. Buck Consultants International, 2012 37
Figuur: Voorbeelden van KET s als kern van innovatieve producten Figure 1: Advanced products are a combination of KETS: The case of the electric vehicle Figure 2: Advanced products are a combination of KETS: The case of the mobile phone Bron: EU (2010) Buck Consultants International, 2012 38
KETs en Kassa KETs vertegenwoordigen ook markten met interessante groeiperspectieven KETs hebben daarnaast een multipliereffect op de toegevoegde waarde van een sector. Bijvoorbeeld, door meervoudige hefboomeffecten en toepassingen in andere innovatieve producten faciliteert de semiconductorindustrie een elektronische systemenmarkt die een factor 6 groter is en een dienstenmarkt die een factor 25 groter is (KPMG, 2008) Marktomvang (miljard ) Verwachte jaarlijkse groei KET 2009 2015 Micro- en nano-elektronica 250 300 13% Nanotechnologie 12 27 16% Advanced materials 100 150 6% Industriële biotechnologie 90 125 6% Photonics 230 480 8% Advanced Manufacturing Systems 150 200 5% Bron: Confindustria (2009) Buck Consultants International, 2012 39
Positie Nederland op KETs Europa en Nederland hebben verschillende concurrentieposities op de KETs Nederland scoort volgens de EU en geïnterviewden op micro- en nanoelektronica gelijk of iets beter dan de Europese concurrentiepositie. Bij industriële biotechnologie en Advanced Manufacturing Systems is dat beter tot gelijk De voornaamste concurrentie op micro- en nano-elektronica gebied (semiconductors) komt uit Azië (met name Taiwan en Zuid-Korea) KET Concurrentiepositie EU NL Voornaamste concurrentie Micro- en nano-elektronica + +/++ Azië Legenda Nanotechnologie Advanced materials Industriële biotechnologie Photonics ++ +++ +/++ + + + ++ + VS VS/Azië VS China + = Concurrentievoordeel in sommige niches ++ = Ruime concurrentievoordelen +++ = Wereldklasse Advanced Manufacturing Systems ++ ++/+++ VS Bron: EU 2010, Inschatting BCI, interviews Buck Consultants International, 2012 40
6 Kansrijke markten en applicatiegebieden De afgelopen jaren hebben een constante toename laten zien van het gebruik van semiconductors van 2% tot een aandeel van 25 30% in elektronische apparatuur De drijvende krachten achter de vraag naar semiconductors zullen de komende jaren maatschappelijke uitdagingen zijn, zoals nieuwe zorgtoepassingen en energiebesparing De producten van de toekomst vragen om integratie van bestaande mogelijkheden, zoals MEMS, system on a chip (SOC), digital signal processing (DSP) in platforms 60-70 70-80 80-00 00-10 10-heden % semiconductors in apparatuur 2% 5% 10% 20% 25% -30% Voornaamste toepassingen Main frames Defensie Mid frames Automatisering PC moederbord Communicatie Mobiliteit Multimedia Medisch & zorg Energiebesparing Motoren van vraag Productiviteit van infrastructuur Productiviteit van bedrijven Productiviteit van individuen Maatschappelijke uitdagingen Producten Standaard en goederen Microprocessor, geheugen MEMS, SOC, Digital Signal Processing (DSP) Platforms Schaalgrootte Millimetrics Microelectronics Nanoelectronics Nano- & micro-electronics Bron: CATRENE (2008) Buck Consultants International, 2012 41
Ontwikkeling vraag naar semiconductors en equipment & materials In de figuur hiernaast toont de blauwe lijn het exponentiële verloop van de vraag naar semiconductors De groene lijn geeft het aandeel van 300 mm wafers in die vraag weer, de bruine lijn het aandeel 200 mm wafers, de paarse lijn het aandeel 450 mm wafers Perspectief van verschillende waferafmetingen en vraag naar semiconductors Bron: ISMI (2010) Buck Consultants International, 2012 42
Verschillende segmenten vragen om een verschillende benadering van samenwerking. Equipment & materials bedrijven zijn gericht op het vergroten van efficiëntie in de keten en in productontwikkeling en op standaardisering Semiconductor- en applicatiebedrijven zijn gericht op het ontwikkelen van nieuwe toepassingen en producten en het omzetten van kennis en kunde in kassa Horizontale samenwerking ASML Verticale samenwerking? Philips Nieuwe applicaties NXP Buck Consultants International, 2012 43
Implicaties voor Nederland De echte groei van en investeringen in productiecapaciteit vinden plaats buiten Nederland Het grootste aandeel van de vraag naar semiconductors wordt geleverd door 300 mm wafers. Zoals al eerder gemeld heeft Nederland geen fabrieken die dit formaat wafers produceren (sheet 17) maar dit heeft relatief weinig invloed op de Nederlandse capaciteit Het vraagaandeel van 200 mm wafers blijft de komende tien jaar redelijk stabiel en neemt slechts licht af. Er lijkt dus relatief weinig verandering op te treden voor de vraag naar producten van NXP Dit wordt onderschreven door de haalbaarheidsstudie van Yole naar Production Services Netherlands De verwachtingen voor equipment & materials zijn positief Stijgende vraag naar semiconductors betekent immers dat er een uitbreiding van de productiecapaciteit nodig is Ook al is de definitieve doorbraak van productie van 450 mm wafers nog niet aanstaande, ASML is nu reeds bezig met de ontwikkeling van 450 mm machines Buck Consultants International, 2012 44
Ontwikkeling vraag naar applicaties Onder invloed van More than Moore en Beyond Moore neemt het aantal applicaties met semiconductors sterk toe Als gevolg van de groei van het aantal applicaties zal ook de vraag naar semiconductors en equipment & materials toenemen De grootste segmenten in Europa zijn daarbij nu computer/office, communicatie, automotive en instrumenten Marktomvang (indicatief) 2011 2015 Semiconductors 2011 2015 Equipment & Materials Buck Consultants International, 2012 45 2011 2015 Applicaties Computer/office 32% Communicatie 21% Automotive 20% Industrieel/instr 17%. Consumenten 9% Overheid/militair 1% Bron: WSTS (2010), BCI
Roadmaps HTSM Tijdens de interviews bleek dat drie applicatiegebieden enigszins tot zeer kansrijk werden bevonden voor en door Nederlandse semiconductorbedrijven Medische applicaties (zeer kansrijk) Automotive applicaties (kansrijk) Security applicaties (enigszins kansrijk) Uit de deskresearch zijn als andere mogelijk interessante applicatiegebieden Food & Health en Energie naar voren gekomen Daarbij zijn volgens de geïnterviewden twee ontwikkelingen van belang voor de bedrijven in de semiconductorindustrie: De roadmaps en innovatiecontracten die de Topsector High Tech Systems & Materials opstelt in opdracht van het ministerie van EL & I In het Plan van Aanpak voor de innovatiecontracten in de HTSM sector wordt een overzicht gegeven van de roadmaps voor alle high-tech applicatiegebieden. Deze roadmaps vormen de basis voor fundamenteel tot toegepast onderzoek voor de komende vijf jaar Op de volgende pagina is een overzicht van de roadmaps voor de topsector HTSM opgenomen Buck Consultants International, 2012 46
Bron: Ministerie EL & I (2011) Buck Consultants International, 2012 47
Roadmaps Point One De relevante roadmaps voor bedrijven in de semiconductorindustrie worden door Point One geschreven. Bedrijven en instellingen in Point One beschikken over een sterke concurrentiepositie op actuele maatschappelijke thema s Maatschappelijke vraagstukken Urgente aandachtspunten Point-One onderscheidende competenties Rol semiconductor bedrijven Klimaat CO2 uitstoot Koploper Solid-State Lighting - Energie Alternatieve energie Innovatieve productie van zonnecellen - Health Vergrijzing Koploper Medische technologie ++ Mobiliteit Congestie Topniveau automotive producten ++ Security Terrorisme Koploper identificatiesystemen + Bron: Point One (2011), inschatting BCS en roadmaps Buck Consultants International, 2012 48
Overzicht medische applicaties 1 2 3 Uitgangssituatie Belangrijkste ontwikkelrichtingen Toepassingen van semiconductors Nederlandse bedrijven hebben ca. 10% van de wereldmarkt in Medical Imaging in handen (Point One, 2011) Op alle applicatiegebieden is de gecombineerde kennis van bedrijven in de HTSM sector van wereldniveau (Point One, 2011) Diagnostics Interventions & therapy Cooperative systems Ease of Use Home Care Lab-on-a-chip Body Area Networks Domotica 4 Kennisvragen Sensorontwikkeling: Nauwkeurigheid en selectiviteit Sensoren voor vloeistoffen en gassen Energiemanagement i.c.m. rekenkracht Bron: Roadmap Healthcare Point One, sites instellingen, interviews Buck Consultants International, 2012 49
Medische applicaties 5 Betrokken instellingen/ organisaties Holst Centre: o.a. Body Area Networks, In Body Sensing MESA+: o.a. Lab on a Chip, fluidics DIMES: o.a. Compact probes, Imaging TUe: o.a. Imaging, Molecular Diagnostics 6 7 Regionale initatieven Positie MKB Red Medtech Highway*: focus op o.a. nanotechnologie, technische geneeskunde, care and cure robotica, medische technologie Medical Delta Zuid Holland: focus op o.a. imaging en targeted molecular technology Relatief lage toetredingskosten Veel segmenten staan nog in de eerste fase van de levenscylus Volumes nog niet groot Nog geen of weinig standaarden veel te ontwikkelen en ontwerpen Bron: Roadmap Healthcare Point One, sites instellingen, interviews * = zie volgende pagina Buck Consultants International, 2012 50
Red Med Tech Highway (RMTH) De RMTH is de samenwerking tussen bedrijven en instellingen op het gebied van healthcare en high tech op en rond de as Enschede Nijmegen - Eindhoven Groningen Enschede Wageningen Oss Nijmegen Munster Eindhoven Leuven Bron: Health Valley (2011) Maastricht Aachen Buck Consultants International, 2012 51
Overzicht automotive applicaties 1 2 3 Uitgangssituatie Belangrijkste ontwikkelrichtingen Toepassingen van semiconductors De markt voor automotive applicaties in Nederland is nu 17 miljard en wordt verwacht 24 miljard te zijn in 2020 (HTAS, 2011) Nederland realiseert een bovengemiddelde groei vergeleken met de rest van Europa Vehicle Efficiency Vehicle Guidance Electric Vehicles Cooperative Mobility Platform Electrification Embedded Systems Communicatienetwerken Vehical Dynamics Control 4 Kennisvragen Adaptive/predictive verkeersmanagement ontwikkelen Redundancy en veiligheid van geïntegreerde systemen Bron: HTAS, sites instellingen, interviews Buck Consultants International, 2012 52
Automotive applicaties 5 Betrokken instellingen/ organisaties HTAC: o.a. Connected Car, Vehicle Dynamics Control DIMES: o.a. Integrated Radars TUe: o.a. Intelligent Transport Systems en Automotive Technology 6 Positie MKB Hoge toetredingskosten tot de markt : Hoge kwaliteitseisen: TS:16949 (foutmarge in principe 0) Aansprakelijkheidsrisico vraagt om hoge verzekeringspremies Volwassen industrie die om grote volumes vraagt Bron: HTAS, sites instellingen, interviews Buck Consultants International, 2012 53
Overzicht security applicaties 1 2 3 Uitgangssituatie Belangrijkste ontwikkelrichtingen Toepassingen van semiconductors De omvang van de Europese markt voor de security industrie, exclusief de defensie-industrie, werd voor 2008 geschat op circa 30 miljard (Point One, 2011) De Nederlandse markt is ca. 1 miljard waarbij 50 tot 100 miljoen wordt uitgegeven aan R&D (Point One, 2011) System of Systems (autonome systemen) Cyber Security Sensoren Actieve sensoren: radarystemen, signaalverwerking, radar frontends Passieve sensoren (daglicht, infrarood) 4 Kennisvragen Sensorontwikkeling: Nauwkeurigheid en selectiviteit Active Electronic Scanning Antenna Embedded Systems Bron: Point One, sites instellingen, interviews Buck Consultants International, 2012 54
Security applicaties 5 Betrokken instellingen/ organisaties DIMES: o.a. Integrated Radars INCASSS: o.a. Smart Bot The Hague Security Delta TNO: Integrale Veiligheid 6 Positie MKB Hoge toetredingskosten tot de markt : Spionage gevoelige technologie vraagt om beveiligingsmaatregelen Relatief kleine omvang Overheid veelal launching customer Bron: Point One, sites instellingen, interviews Buck Consultants International, 2012 55
7 Samenvattende propositie: wat heeft de semiconductorsector de B.V. Nederland te bieden? A Sterk in de breedte Naast V.S. en Japan is Nederland een van de weinige plekken waar bedrijven uit de gehele waardeketen op internationaal concurrerend niveau opereren. Bedrijven in de volledige semiconductorwaardeketen van design en productie en testing en systeemintegratie en een uitgebreid cluster equipement & materials, gecentreerd rond Eindhoven en Nijmegen B Goed gepositioneerd in Europa Eindhoven/Nijmegen/Twentecluster is in combinatie met Leuven en Delft (in potentie) en de nabijheid van het Ruhrgebied één van de topregio s in Europa De fysieke en kennisinfrastructuur is compleet en van hoog niveau Ierland ENT Leuven Grenoble Ruhr Dresden München Buck Consultants International, 2012 56
C Toppen van wereldklasse ondersteund door het MKB ASML is marktleider in equipment & materials, en vormt samen met de rest van het cluster een unieke concentratie en ecosysteem Kennis van design van high performance mixed signal en RF van wereldniveau (NXP + 4e plaats IC design wereldwijd) D Perspectief op groei Wereldwijde vraag naar semiconductors en equipment & materials zal blijven stijgen onder invloed van de sterke toename van het aantal applicaties Nederlandse competenties zijn gericht op de vraag vanuit kansrijke applicatiemarktsegmenten Ook op kansrijke nieuwe toepassingen zijn bij Nederlandse bedrijven en kennisinstellingen onderscheidende competenties aanwezig topniveau automotive producten, koploper in medische technologie, identificatiesystemen en security (Thales) Buck Consultants International, 2012 57
E Stevige bijdrage aan de economie Met 11 miljard omzet en 15.000 werknemers vertegenwoordigen semiconductors en equipment & materials ca. 2% van het BNP met ca. 0,2% van de beroepsbevolking Door hefboomeffecten faciliteert het cluster een wereldwijde applicatiemarkt van ca. 65 miljard, een factor 6 meer F Van strategisch belang Hoge R&D intensiteit, de top 8 van bedrijven is goed voor 20 25% van de landelijke bedrijfs R&D Kennisinstellingen beschikken over 70 miljoen semiconductor gericht budget en nog een 240 miljoen gerelateerde budgetten Micro- en nanotechnology is door de EU als Key Enabling Technology bestempeld Semiconductors bieden routes naar oplossingen voor maatschappelijke vraagstukken 20111145 Buck Consultants International, 2012 58