In dieser Rubrik nehmen Autorinnen und Autoren Stellung zu Wirtschafts- und Finanzthemen.

Die Halbleiterherstellung ist nicht nur energieintensiv, sondern auch enorm wasserintensiv. Die Fertigungsanlagen (oder Werke) zur Herstellung von Chips, die für KI, Rechenzentren und moderne Elektronik benötigt werden, sind stark auf Wasser zum Spülen und Reinigen angewiesen, da die Chips auf Siliziumwafern geätzt werden. Hochleistungschips, die in KI-Modellen, Rechenzentrumsinfrastrukturen und leistungsstarken Smartphones verwendet werden, benötigen noch mehr Wasser, wodurch der industrielle Bedarf mit deren Expansion noch weiter steigt.

Wenig überraschend gehen Branchenschätzungen davon aus, dass ein einzelnes Werk täglich etwa 20 bis 38 Millionen Liter Wasser verbraucht –  so viel, wie eine Kleinstadt täglich benötigt. Grosse Fertigungsanlagen mit mehreren Werken können dieses Volumen sogar überschreiten, besonders in heissen, wasserarmen Regionen. Der grosse taiwanesische Chiphersteller TSMC verbrauchte allein im Jahr 2023 101 Milliarden Liter Wasser, wobei der Verbrauch weiter steigt, da Fertigungstechnologien der nächsten Generation immer mehr Schaltkreisschichten hinzufügen. Diese Zahlen steigen enorm an, wenn man sie für die gesamte Industrie zusammenrechnet. 

Die Wasserintensität der Chipherstellung steigt weiter an

Recycling und Wiederverwertung sind unerlässlich

Selbstverständlich muss nicht das gesamte in einem Werk verbrauchte Wasser ultrarein sein. Die Chipherstellung ist auf Wasser unterschiedlicher Qualität für verschiedene Arbeitsschritte angewiesen. Um die Entnahme von Wasser bei kommunalen Versorgern und aus lokalen Wassereinzugsgebieten zu verringern, müssen Werke Wasser in sicher verwalteten Kreisläufen wiederverwenden. Beispielsweise wird Reinstwasser – hochgradig gereinigtes Wasser, das nahezu frei von Ionen, Mineralien, organischen Verbindungen und Mikroorganismen ist – nach seiner Verwendung recycelt und in weniger anspruchsvollen Prozessen wie Kühltürmen und zur Nasswäsche (Behandlung von Abgasen aus der Fertigung) eingesetzt.

Die Werke stellen ausserdem sicher, dass das nach aussen abgeleitete Wasser die strengen EPA-Standards erfüllt, die durch die jüngsten Vorschriften zu PFAS und anderen chemischen Giftstoffen immer strenger werden. Recycling in diesem Umfang und mit dieser Intensität erfordert eine ganze Reihe von Wassertechnologien, darunter: fortgeschrittene Aufbereitungssysteme zur Entfernung von Partikeln, Metallen und anderen Rückständen; Echtzeit-Überwachungsinstrumente, die die Wasserreinheit in mehreren Stufen überprüfen; spezielle Rohrleitungen zur Verteilung der Wasserströme, deren Beschichtungen die Wasserströme nicht auslaugen und korrodieren. 

Wachstum von KI und Rechenzentren

In den USA profitiert das Wachstum der Halbleiterfertigung weiterhin vom US Chips Act, der Anreize in Höhe von 39 Milliarden Dollar für die Rückverlagerung der Produktion und den Ausbau der Halbleiter- und fortgeschrittenen Fertigungskapazitäten bis 2032 bereitstellt. 

Steigender Wasserbedarf in der Chipfertigung und verwandten KI-Branchen

Investitionen und Wachstum im Bereich KI und Rechenzentren beschränken sich nicht auf die USA. Die Europäische Union hat den European Chips Act vorgestellt, China hat die dritte Phase seines Integrated Circuit (IC) Industry Investment Fund eingeleitet, und in Taiwan, Südkorea, Japan, Indien und auf der ganzen Welt sind verschiedene andere Anreizprogramme entstanden. Zusätzlich zu den staatlichen Investitionen belaufen sich die prognostizierten Investitionsausgaben des privaten Sektors im Zeitraum 2024 bis 2032 auf insgesamt rund 2,3 Billionen Dollar. 

Den meisten Einschätzungen zufolge wurde die Halbleiterindustrie im Jahr 2024 auf einen Wert zwischen 630 Milliarden und 680 Milliarden Dollar geschätzt und wird bis 2030 voraussichtlich über 1 Billion Dollar erreichen, was vor allem auf das Wachstum von KI und Rechenzentren zurückzuführen ist. 

Werksstandorte – verschärfen das Wasserproblem

Erschwerend kommt hinzu, dass die Halbleiterfertigung sich zunehmend auf Regionen konzentriert, die bereits mit Wasserknappheit zu kämpfen haben. In den USA befinden sich geplante und bestehende Werke in Gebieten, die unter mittlerem bis starkem Wassermangel leiden. Weltweit stehen wichtige Zentren in Taiwan, Südkorea, Singapur und Nordchina vor ähnlichen Herausforderungen. Eine aktuelle Analyse ergab, dass sich rund 40 Prozent der bestehenden Halbleiterfertigungsanlagen – und mehr als 40 Prozent der seit 2021 angekündigten neuen Anlagen – in Gebieten befinden, die bis 2030 voraussichtlich mit hoher oder extrem hoher Wasserknappheit konfrontiert sein werden.

Daraus ergibt sich ein reales operationelles Risiko für eine der strategisch wichtigsten Lieferketten der Welt. Die Dürre in Taiwan 2021 verdeutlichte, wie Wasserknappheit die Fertigung beeinträchtigen und Notfallmassnahmen (darunter die Anlieferung von Wasser per LKW) erzwingen kann. Um Risiken zu minimieren, streben führende Werke eine Wasserrecyclingquote von über 70 Prozent an und werden im Zeitraum 2030 bis 2035 sogar noch höhere Quoten benötigen, um in dürregefährdeten Regionen funktionieren zu können. 

Steigende Nachfrage erfordert mehr grossangelegte Infrastruktur 

Um den zunehmenden Herausforderungen im Wasserbereich zu begegnen, investieren führende Chiphersteller massiv in Aufbereitung, Recycling und geschlossene Wasserkreisläufe vor Ort. Ende 2025 begann TSMC mit dem Bau einer 15 Hektar grossen Anlage zur industriellen Wasseraufbereitung, die bis zu 90 Prozent des Abwassers der Werke im Silicon Valley in Arizona wiederverwerten soll. 

Intel investiert ebenfalls Hunderte Millionen in die Wasserinfrastruktur an seinem Standort in Arizona, sowohl auf dem Werksgelände als auch in kommunale Infrastruktur. Kürzlich ging das Unternehmen eine Partnerschaft mit der Stadt Chandler (einem Vorort von Phoenix) ein, um die Ocotillo Brine Reduction Facility zu errichten – eine externe Anlage, die die Behandlungskapazität der 12 Hektar grossen internen Aufbereitungsanlage von Intel um 11 Millionen Liter erhöhen wird.  Samsung arbeitet mit der südkoreanischen Provinz Gyeonggi ähnlich zusammen, um Aufbereitungsanlagen zu errichten, die es dem Unternehmen ermöglichen sollen, bis 2029 kommunales Abwasser aus fünf Städten für seine Chipfabriken in der Region zu nutzen. 

Im deutschen Silicon Saxony sind es die lokalen Behörden, die investieren. Das 320 Millionen Euro teure Projekt soll die ununterbrochene Wasserversorgung des boomenden Halbleiterclusters der Region sicherstellen, dessen Wasserbedarf in den kommenden Jahrzehnten voraussichtlich deutlich zunehmen wird. Die taiwanische Regierung baut zudem eine grosse Meerwasserentsalzungsanlage, um die Wasserversorgung des Hsinchu Technology Park, einem wichtigen Zentrum der Chipherstellung, zu dem auch TSMC-Werke gehören, zu sichern. Die Anlage soll voraussichtlich 2028 fertiggestellt werden, die Kosten belaufen sich auf 508 Millionen Euro. Hsinchu ist Bestandteil einer nationalen Wasserstrategie, die den Bau von acht Entsalzungsanlagen zur Unterstützung der fortgeschrittenen Halbleiterfertigung vorsieht. 

Neue Wachstumswellen für Wasserunternehmen

Diese mehrjährige Expansion der Werke führt zu einer Nachfrage in verschiedenen Segmenten der industriellen Wasserwertschöpfungskette. Die Wassersysteme der Halbleiterindustrie sind auf komplexe Netze für Aufbereitung, Reinigung, Kühlung, Überwachung sowie Rohrleitungssysteme und Verteilung angewiesen, um Reinstwasser bereitzustellen und gleichzeitig kontaminierte Abwasserströme sicher zu entsorgen. Grosse Klär- und Wiederaufbereitungsanlagen benötigen fortgeschrittene Membran-, Umkehrosmose- und Ionenaustauschtechnologien, um Partikel und gelöste Schadstoffe zu entfernen.

Innerhalb der Werke erzeugen zusätzliche Reinigungsstufen Reinstwasser für die Waferreinigung, während separate Systeme das Kühlwasser bewirtschaften, das zur Wärmeabfuhr im Anlagenbetrieb verwendet wird. Kontinuierliche Überwachungssysteme erfassen die Wasserqualität, während spezielle Pumpen, Ventile und Rohrleitungen das chemisch komplexe Wasser sicher durch die Anlage transportieren. Mit der globalen Expansion der KI-gestützten Chipfertigung und der Dateninfrastruktur wird erwartet, dass die Nachfrage nach Wasserlösungen entlang der gesamten Wasserwertschöpfungskette steigen wird.

Amy Wanner-Thavornsuk ist Portfoliomanagerin bei Robeco.

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