Shin-Etsu Chem

Vom Sand zum Chip: wie entsteht ein moderner Halbleiter?

Lesezeit: ca. 10min

1) EINFÜHRUNG

Seit spätestens 2023 und dem rasanten Aufstieg von Nvidia $NVDA (+2,01 %) sind Halbleiter und insbesondere "KI-Chips" in aller Munde. Seitdem rennen die Anleger fast jedem Unternehmen hinterher, dass etwas mit der Herstellung von Chips zu tun hat, und treiben die Kurse in ungeahnte Höhen. Kaum ein Anleger weiß jedoch wirklich wie komplex die Wertschöpfungskette innerhalb der Herstellung moderner Chips ist. 

In diesem Beitrag werde ich euch einen Überblick über den gesamten Herstellungsprozess und der daran beteiligten Unternehmen geben. Auch wenn viele von euch eine vage Vorstellung haben, dass die Herstellung moderner Chips komplex ist, werdet ihr sicherlich überrascht sein wie komplex es wirklich in der Realität ist. 

2) GRUNDLEGENDES

Ausgangsbasis für jeden Chip sind sogenannte Wafer [1] - also dünne Scheiben, die meistens aus sogenanntem hochreinen monokristallinen Silizium bestehen. Im Bereich der Leistungshalbleiter, der vor allem Chips für Anwendungen mit höheren Strömen und Spannungen umfasst, wird neuerdings als Basis auch Siliziumkarbit (SiC) oder Galiumnitrid (GaN) als Grundmaterial für die Wafer verwendet. 

Im sogenannten Frontend werden dann auf den Wafern mithilfe verschiedener Verfahren die eigentlichen Herzstücke der Chips - die sogenannten Dies - erzeugt und aufgebracht. Die Dies sind rechteckige Strukturen, welche die eigentliche Funktionalität des späteren Chips enthalten. Die fertigen Dies werden dann auf ihre Funktionalität und elektrischen Eigenschaften getestet. Jeder für gut befundene Die wird dann im sogenannten Backend zum fertigen Chip in dem die einzelnen Dies auf dem Wafer vereinzelt werden. Danach erfolgt das sogenannte packaging. Die einzelnen Dies aus dem Frontend werden dann elektrisch kontaktiert und in ein schützendes Gehäuse integriert. Dieses Gehäuse mit dem kontaktiertem Die ist am Ende das, was in der Regel als Chip bezeichnet wird.

Nachdem wir jetzt einen groben Überblick über den Gesamtprozess haben, widmen wir uns detailliert den einzelnen Prozessen zur Herstellung der Dies auf dem Wafer. Dies ist der Bereich in denen die meisten hochkomplexen Maschinen zum Einsatz kommen und der in der Regel am empfindlichsten ist.

3) VOM SAND ZUM WAFER

Bevor es überhaupt Wafer aus hochreinem Silizium gibt und der eigentliche Prozess zur Herstellung der Dies starten kann, muss zunächst der eigentliche Wafer in nahezu perfekter Qualität hergestellt werden. Dazu wird Quarzsand, welcher zum Großteil aus Siliziumdioxid besteht, unter hohen Temperaturen mit Kohlenstoff reduziert. Dabei entsteht sogenanntes Roh-Silizium, welches mit einer Reinheit von etwa 96% aber noch nicht annähernd die Qualität hat, die für die Herstellung von Wafern benötigt wird.

In mehreren chemischen Prozessen, die beispielsweise von Wacker Chemie
$WCH (+1,9 %) oder Siltronic
$WAF (-3,21 %) bedient werden, wird aus dem "unsauberen" Silizium sogenanntes polykristallines Silizium mit einer Reinheit von 99.9999999%. Auf eine Milliarde Siliziumatome befindet sich dann nur noch ein Fremdatom im Silizium. Dieses reine polykristalline Silzium ist aber immer noch nicht geeignet für die Herstellung von Wafern, da die Kristallstruktur im Silzium nicht gleichmäßig genug ist. Um die passende Kristallstruktur zu erzeugen wird das polykristalline Silizium dann wieder geschmolzen und im sogenannten Einkristallziehverfahren [2] ein sogenannter Ingot, der aus monokristallinen Silzium besteht, erzeugt. Ein Vergleich zwischen Rohsilzium und dem Ingot findet ihr auf folgendem Bild [3]:

Dieser Ingot wird dann in dünne Scheiben gesägt, welche dann die letztendlichen Wafer für die Halbleiterproduktion sind. Die bekanntesten Waferproduzenten sind Shin Etsu
$4063, (-1,14 %)
Siltronic oder GlobalWafers
$6488. 

4) VOM WAFER ZUM DIE

Die im vorherigen Abschnitt beschriebenen Wafer können nun verwendet werden, um Dies herzustellen. Der Gesamtprozess zur Herstellung der Dies besteht prinzipiell darin eine große Anzahl an Schichten durch verschiedene chemische-, mechanische und physikalische Prozesse aufzubringen. Der Gesamtprozess wird (abhängig vom Produkt) ca. 80 verschiedene Schichten auf dem Wafer aufbringen, dafür nahezu 1000 unterschiedliche Prozessschritte und 3 Monate
non-stop-Produktion benötigen [4]. 

Hier bietet sich eine makroskopische Analogie an, die ich ebenfalls [4] entnommen habe. Man kann den Gesamtprozess zur Herstellung der Dies mit dem Backen einer großen mehrlagigen Torte vergleichen. Diese Torte hat 80 Stockwerke und das Rezept zum backen besteht aus 1000 Schritten. Man benötigt für die Herstellung der Torte 3 Monate und sollte auch nur eine Schicht der Torte eine Abweichung von mehr als 1% von dem Rezept haben, bricht die ganze Torte zusammen und muss entsorgt werden.

In den ersten Prozessschritten werden auf dem Wafer Milliarden winzig kleine Transistoren erzeugt, welche dann in den folgenden Schritten alle einzeln elektrisch kontaktiert werden. Die letzten Schritte bestehen darin, die Transistoren untereinander elektrisch anzuschließen, so dass sich eine komplette elektrische Schaltung ergibt [4]:

Jede einzelne Schicht von den etwa 80 Schichten im Die benötigt hochspezialisierte Prozesse, die sich im Groben zusammenfassen lassen als:

• Masken aufbringen: Photolithography, Photoresist coating (Fotolack aufbringen)
• Material aufbringen: Chemical Vapor Deposition (CVD), Physical Vapor Desposition (PVD), Atomic Layer Desposition
• Material entfernen: Plasma Echting, Wet Echting, Chemical Mechanical Planarization (CMP)
• Material modifizieren: Ion Implanting, Annealing
• Material säubern
• Inspizieren der Schichten: Optical, Microscopical, Focused Ion Beam, Defect Inspection 

Masken aufbringen

Letztendlich kann man sich unter einer Maske eine vergrößerte Kopie der Struktur einer speziellen Schicht im Die vorstellen. Diese sogenannten Fotomasken werden dann mittels sogenannten Scannern oder Steppern verkleinert auf den Wafer "kopiert". Der bekannteste Hersteller solcher Lithografiesysteme ist ASML
$ASML (-1,59 %). Es ist derzeit der einzige Produzent von Lithografiesystemen, die es ermöglichen Strukturen unter 10 Nanometer auf dem Wafer zu erzeugen. Bei heutigen leistungsstarken und modernen Chips, wie sie in Smartphones, KI-Chips und Prozessoren vorkommen, sind die kleinsten Strukturen etwa 3 Nanometer groß. Weitere Hersteller von Lithografiesystemen für größere Strukturen (10nm und größer) sind Canon Electronics
$7739 oder Nikon $7731 (+1,29 %) . 

Die Fotomasken - also die vergrößerten "Kopien" der Strukturen - werden von Unternehmen wie Toppan $7911 (-7,06 %) , Dai Nippon Printing
$7912 (-1,09 %) oder Hoya $7741 (-3,54 %) hergestellt. Systeme zur Reinigung der Fotomasken oder zur Auftragung des Fotolacks werden beispielsweise von Suss Microtec
$SMHN (+0,76 %) hergestellt. 

Material aufbringen/entfernen/modifizieren/säubern

Wie bereits weiter oben in der Übersicht ersichtlich, gibt es hier eine Vielzahl an Methoden und Verfahren um das Material einer bestimmten Schicht zu modifizieren. Demzufolge gibt es jede Menge unterschiedliches Equipment welches mit einer unglaublichen Spezialisierung einen Prozess sehr gut beherrscht. Zu den bekanntesten und erfolgreichsten Equipmentherstellern gehört Applied Materials $AMAT (+0,53 %), LAM Research
$LRCX (+0,38 %), Tokyo Electron (TEL)
$8035, (-0,76 %)
Suss Mictrotec, Entegris
$ENTG (-0,55 %) und Axcelis $ACLS (-0,8 %). 

Das Material - also beispielsweise hochspezialisierte Chemikalien - wird natürlich ebenfalls zur Herstellung benötigt. Unternehmen wie Linde
$LIN (+0,54 %), Air Liquide
$AI (-0,22 %), Air Products
$APD (+0,04 %) und Nippon Sanso
$4091 (+0,26 %) sind große Hersteller für Prozessgase wie Stickstoff, Wasserstoff oder Argon. 

Inspizieren

Wie erwähnt muss jede einzelne Schicht im Herstellungsprozess eines Dies perfekt sein um am Ende einen funktionsfähigen Die zu erhalten. Jede kleine Abweichung oder Fremdpartikel kann die Funktionsfähigkeit des Dies beeinträchtigen. Da die Funktion des Dies erst am fertig prozessiertem Die genau geprüft werden kann, ist es von Vorteil die einzelnen Schichten bereits während der Fertigung auf Defekte und Abweichungen zu untersuchen. Hierfür werden spezielle Maschinen benötigt, die je nach Schicht, Unterschiedliches leisten können müssen. Hersteller solcher Maschinen sind beispielsweise KLA
$KLAC (+0,46 %) oder Onto Innovation
$ONTO (-0,62 %). 

Für fast alle im Abschnitt erwähnten Unternehmen gilt: die Unternehmen sind hochspezialisiert und haben bei den Maschinen für gewisse Prozessschritten Quasimonopole. Geeignetes Equipment kostet deshalb meistens mehrere Millionen Dollar. Dazu sind die Anlagen teilweise so komplex, dass sie nur von Servicemitarbeitern der Hersteller selbst gewartet werden können, was bei jeder verkauften Maschine für wiederkehrende Serviceumsätze sorgt. Jede Maschine braucht in der Regel mehrere hochspezialisierte Ingenieure, um eine dauerhaft stabile Funktion zu gewährleisten. 

5) VOM DIE ZUM FERTIGEN CHIP

Ist der Wafer fertig prozessiert werden die Dies auf dem Wafer auf ihre Funktionalität überprüft. Dafür gibt es hochspezialisiertes Equipment, sogenannte Prober. Diese Prober testen jeden einzelnen Chip gegebenfalls mehrfach um die im Design implementierte Funktionalität zu überprüfen. Hersteller solcher Prober sind unter anderem Teradyne $TER (-0,02 %), Keysight Technologies
$KEYS (+1,5 %), Onto Innovation oder Tokyo Electron. Diese Prober müssen jedes einzelne Die, dass teilweise nur wenige Quadratmilimeter groß ist ansteuern und die entsprechenden noch viel kleineren Teststrukturen mit winzig kleinen Nadeln kontaktieren. Der Prozess des Testens wird teilweise auch an ganze Unternehmen ausgelagert, die das Testen der Dies als Komplettpaket anbieten. Ein Beispiel für solche Anbieter ist Amkor Technology
$AMKR (-0,58 %).  

Der fertig prozessierte und getestete Wafer wird nun zersägt um einzelne Dies zu erhalten. Die für gut befundenen Dies werden dann im Backend in ein schützendes Gehäuse integriert. Die Dies, welche den Test auf Funktionalität nicht bestanden haben, werden entweder aussortiert oder (je nach Fehlerbild) als Variante mit abgespeckter Funktionalität ähnlich zu denen mit voller Funktionalität verarbeitet. Nach einem letzten Funktionstest im Package ist der Chip bereit für den Einsatz. 

6) FOUNDRIES, FABLESS & SOFTWARE

Da wir nun einen Überblick über den komplexen Prozess der Herstellung eines Chips haben, möchten wir nun etwas weiter rauszoomen um zu verstehen welche Unternehmen welche Aufgabe in der Halbleiterindustrie übernehmen.

Komisch, dass im Prozess der Herstellung bis jetzt nicht ein einziges Mal der Name Nvidia $NVDA (+2,01 %) oder Apple $AAPL (+1,34 %) gefallen ist? Dabei haben gerade die doch die fortschrittlichsten Chips oder?

Die reine Herstellung der Chips übernehmen bei genannten Unternehmen nämlich andere Unternehmen - sogenannte Foundries. Unternehmen wie Nvidia und selbst AMD $AMD (-0,35 %) sind nämlich fabless, das heißt sie besitzen gar keine eigene Fertigung sondern liefern lediglich das Design der Chips und lassen die Foundries den eigentlichen Chip nach ihrem Design fertigen. 

Das Design eines Chips ist wie der Bauplan für die Fertigung - die Foundries übernehmen dann die Rezepterstellung und die eigentliche Fertigung. Für das Design von Chips gibt es spezielle Software. Bekannt für diese Software sind Unternehmen wie Cadance Design
$CDNS (+0,16 %) und Synopsys $SNPS (-1,06 %). Aber auch der Industriegigant Siemens
$SIE (-0,29 %) liefert mittlerweile Software zum Design integrierter Schaltkreise. Synopsys bietet darüber hinaus auch andere Software zur Datenanalyse innerhalb der Fertigung in Foundries. 

Apropos Foundries; die bekannteste Foundry ist wahrscheinlich TSMC
$TSM, (+0,43 %) die weltweit Marktführer im Bereich Foundries sind. TSMC designed selbst keine Chips und hat sich ausschließlich auf die Fertigung der fortschrittlichsten Generationen an Chips spezialisiert. Ein weiterer großer Player, der ebenfalls die fortschrittlichsten Strukturgrößen beherrscht, ist Samsung $005930. Im Gegensatz zu TSMC fertigt Samsung aber auch eigene Designs. Weitere große Foundries sind Global Foundries
$GFS, (+0,33 %) welches ursprünglich eine Abspaltung von AMD ist, und das taiwanesische Unternehmen United Micro Electronics
$UMC. (-0,79 %)

Die bekanntesten fabless-Unternehmen - also Unternehmen ohne eigene Chipfertigung - sind Nvidia, Apple, AMD, ARM Holdings
$ARM, (-2,66 %)
Broadcom $AVGO (+0,31 %), MediaTek $2454 und Qualcomm $QCOM. (+2,48 %) Mittlerweile haben aber auch Alphabet $GOOGL, (+0,94 %)
Microsoft $MSFT, (-1,05 %)
Amazon $AMZN (+0,26 %) und Meta $META (-2,23 %) eigene Chips für gewisse Funktionalitäten designed und lassen diese dann in Foundries fertigen.

Neben den Foundries und fabless-Unternehmen gibt es natürlich auch Hybride Modelle, das heißt Unternehmen, welche sowohl die Fertigung als auch Design übernehmen. Bekanntestes Beispiel hierfür sind natürlich Unternehmen wie Intel
$INTC (+1,8 %) und Samsung. Dazu gibt es noch eine ganze Reihe sogenannter Integrated Device Manufacturer (IDM), welche größtenteils einzig ihre selbst designten Chips herstellen und keine Kundenaufträge zur Fertigung entgegennehmen. Bekannte Unternehmen wie Texas Instruments
$TXN, (-0,01 %)
SK Hynix
$000660,
STMicroelectronics
$STMPA, (-0,02 %)
NXP Semiconductors
$NXPI, (+0,87 %)
Infineon $IFX (-1,35 %) und Renesas $6723 (+2,12 %) zählen zu den IDM's. 

SCHLUSSWORT

Ziel dieses Beitrags war es einen Überblick über die Komplexität der Halbleiterindustrie zu geben. Ich erhebe natürlich keinen Anspruch auf Vollständigkeit, da es natürlich noch jede Menge weitere Unternehmen gibt, die sich in dieser Wertschöpfungskette wiederfinden. Da Getquin von einem aktiven Austausch lebt, gebe ich euch noch ein paar Denkanstöße zum diskutieren in den Kommentaren unter dem Beitrag:

• verlinkt gerne noch weitere Unternehmen in den Kommentaren, falls ich ihr denkt ich habe relevante Firmen vergessen
• was war für euch die erstaunlichste neue Information aus dem Beitrag?
• welche Unternehmen aus dem Beitrag habt ihr noch nie gehört?
• wusstet ihr bevor ihr den Beitrag gelesen habt, annähernd wie ein moderner Chip hergestellt wird und welche Schritte dafür notwenig sind?

Generell kann ich jedem interessierten Leser das etwa 20 minütige YouTube-Video unter [4] empfehlen. Es liefert einen hervorragenden animierten Überblick über den Herstellungsprozess moderner Chips. 

Stay tuned,

Euer Nico Uhlig (aka RealMichaelScott)

QUELLEN:

[1] Wikipedia: https://de.wikipedia.org/wiki/Wafer

[2] https://www.halbleiter.org/waferherstellung/einkristall/

[3] https://solarmuseum.org/wp-content/uploads/2019/05/solarmuseum_org-07917.jpg

[4] Branch Education auf YouTube: "How are Microchips Made?" https://youtu.be/dX9CGRZwD-w?si=xeV0TYgJ2iwNOKyO

Hallo Zusammen,

Heute möchte ich euch mal mein Portfolio vorstellen. Wie ihr es auch sicherlich kennt, macht es einfach zu viel Spaß mit neuen Werten das eigene Portfolio zu erweitern. Mittlerweile sind es ein paar zu viele, aber ich kann mich noch nicht so richtig von meinen Worst-Performing-Stocks trennen ($NVM (-3,2 %) , $ENPH (+6,64 %) , $WAC (-0,93 %) ). Ich habe die Hoffnung, dass ich diese irgendwann noch im positiven Bereich verkaufen kann oder bin ich damit auf dem Holzweg und sollte ich eurer Meinung nach mit Verlust verkaufen und versuchen den Verlust mit anderen Aktien wegzumachen?

Ich bin seit Ende 2022 dabei und mit 29 Jahren, habe ich noch eine lange Zeit vor mir. Meine Strategie ist es in Sektoren möglichst desertifiziert zu sein und den Markt langfristig zu schlagen (lasst mich einfach in dem Glauben, dass es funktioniert :D), daher auch so viele Einzelaktien. Diese will ich viele Jahre halten (insb. $AMZN (+0,26 %) , $GOOGL (+0,94 %) , $QCOM (+2,48 %) , $MSFT (-1,05 %) , $V (-0,14 %) , $MC (-0,25 %) , $SALM (-0,11 %) ) bin mir aber auch nicht zu schade mal den Gewinn einzupacken. Gibt es Werte in meinem Portfolio, welche ihr für die nächsten Jahre kritisch sehen würdet und die eine Verkaufsüberlegung wert wären? Rezession und so...

Priorität liegt auf Wachstum, welches halbwegs sicher ist, daher nur wenig small caps - aber ein paar Wetten müssen drin sein :) ($AIDX (-2,2 %) , $NRX (-0,62 %) , $ITM (+2,92 %) , $F3C (-0,91 %) , $MITK (+2,05 %) ). Diese aber mit eher geringen Beträgen, vermutlich zu gering oder was sagt ihr?

Gleichzeitig möchte ich aber auch 900€ Freibetrag über Dividenden ( $BATS (-0,24 %) , $ENB (+0,76 %) , $BNPQY , $STLAM (-0,17 %) , $ENGI (+0,22 %) , $RIO (-0,93 %) ) und den ein oder anderen Trade sicherstellen.

Investiert wird seit kurzem 240€/m in den $XDWD (+0,24 %) und zwischen 200 - 500€/m in Einzelaktien (jenachdem was übrig bleibt). Eigentlich will ich die vorhandenen Aktien nun ordentlich aufstocken, doch irgendwie ergeben sich ständig nette Einstiegsoptionen in solide Unternehmen wie bei $0L2T (-2,42 %) , $ZTS (+0,52 %) , $ADM (+1,28 %) , $PANW (-2,12 %) , $ENR (+2,08 %) . Hilfe was tun? :D

Und dann gibt's da ja auch noch Krypto $BTC (-2,07 %)
$NEAR (-0,63 %)
$ADA (-2,32 %)

Und Japan, die laufen halt auch gut $4063 (-1,14 %) , $6501 (-2,62 %) , $8001 (-0,17 %)

Freue mich auf euer Feedback und eure Ratschläge!

++Linde und andere Industriegashersteller im Vergleich++

1.     Geschäftsmodell von $LIN (+0,54 %)
1]

Linde PLC ist ein Unternehmen für Industriegase und Engineering. Das Geschäft des Unternehmens besteht aus zwei Kernproduktlinien: Industriegase und Engineering. Die Hauptprodukte des Industriegasgeschäfts sind atmosphärische Gase wie Sauerstoff, Stickstoff, Argon und Edelgase sowie Prozessgase wie Kohlendioxid, Helium, Wasserstoff, Elektronikgase, Spezialgase und Acetylen.

Das Unternehmen entwirft, konstruiert und baut Anlagen zur Herstellung von Industriegasen und bietet seinen Kunden eine Reihe von Gaserzeugungs- und -verarbeitungsdienstleistungen an, wie z.B. Olefin-Anlagen, Erdgas-Anlagen, Luftzerlegungs-Anlagen, Wasserstoff- und Synthesegas-Anlagen und andere Arten von Anlagen.

Zufriedenheit der Angestellten: [2]

Durchschnittliche Bewertung:

Laut dem Bewertungsportal kunuu, sind die Arbeiter im Durchschnitt zufrieden mit ihrem Arbeitgeber. Das Unternehmen erzielt eine Bewertung von 3,4 von 5, und hat eine 50% Weiterempfehlung. Das größte Problem der deutschen Arbeiter sticht deutlicher heraus: Die aggressive Firmenkultur. Viele Entlassungen und schlechte Übernahmechancen.

Gehalt:

Der Großteil der Arbeitnehmer ist zufrieden mit den Gehältern bei Linde. Und das Zurecht. Satte Einstiegsgehälter locken qualifizierte Arbeitnehmer zum Unternehmen. Wichtige Stellen beim Unternehmen wären zum Beispiel:

Ingenieur: 80.500€ / Einkäufer: 85.300€ / Projektmanager: 97.900€

Allgemeines:

Es sei angemerkt, dass Ich Linde ziemlich unterschätzt habe. Mir war bewusst, dass Linde ein BigPlayer im Gas-Geschäft ist, aber das Linde auf neben AirLiquid Weltmarktführer in Industriegasen ist [3], hat mich ziemlich überrascht. Allein der Chart im Vergleich zu Airproducts und Shin-Etsu ist ein wahrer Genuss… (Bild ist im Anhang/ Übrigens würde Ich es sehr begrüßen, wenn man endlich Bilder zwischen Text einfügen könnte, dies würde den Lesefluss deutlich helfen)

Ist Linde „too Big to fail“?

Moderne Industriegase sind einer der Bestandteile, die den Motor der modernen Industrie ausmachen. Ohne Industriegase würden viele „normale“ Produkte wie Plastik oder Dünger nicht mehr hergestellt werden können. Industriegase sind dementsprechend unverzichtbar! Zum Beispiel könnte man ohne Chlor und Ethylen kein Plastik mehr herstellen, oder ohne Stickstoff und Ammoniak kein Ammoniak. Interessant ist zudem, dass ohne Argon und Helium die Halbleiterindustrie nicht mehr produzieren kann (Alles Produkte von Linde).

Aussichten für Industriegase: [4]

Durch den politischen und gesellschaftlichen Druck, zumindest hier in Deutschland, steigt die Nachfrage nach Alternativen zum konventionellen Öl, wodurch CO2 arme Technologien wie Wasserstoff profitieren. Zudem werden immer effizientere Mechanismen erfunden, die den Wirkungsgrad von Industriegasen verbessern. Ob sich der Wasserstoffantrieb für die breite Masse als Ersatz zum Verbrenner durchsetzen wird, ist fraglich – für große Fortbewegungsmittel wie LKWs oder sogar Flugzeuge scheinen Industriegase schon attraktiver zu sein. Wie bereits oben geschrieben, sind Industriegase unverzichtbar für chemische/ medizinische und manche technologischen Branchen.

2.     Kennzahlen im Vergleich (Linde(DE) vs. Airproducts(USA) $APD (+0,04 %)
vs. Shin-Etsu $4063 (-1,14 %)
(JPN)) [5]

a.     Umsatz- und Gewinnwachstum (EBIT)

Umsatzwachstum der letzten 5 Jahre:

Linde: 23,88% / Airproducts 9,17% / Shin-Etsu 3,18%

EBIT-Wachstum der letzten 5 Jahre:

Linde:

·        2018-2019: (-42%)

·        2019-2020: (15,61%)

·        2020-2021: (50,68%)

·        2021-2022: (8,71%)

·        Durchschnittliche Wachstumsrate: 6,6%

Airproducts:

·        2018-2019: (13,62%)

·        2019-2020: (5,87%)

·        2020-2021: (3,45%)

·        2021-2022: (9,86%)

·        Durchschnittliche Wachstumsrate: 6,56%

Shin-Etsu:

·        2018-2019: (22,4%)

·        2019-2020: (2,58%)

·        2020-2021: (-5,6%)

·        2021-2022: (73,11%)

·        Durchschnittliche Wachstumsrate: 18,5%

Durchschnittliche Entwicklung des EBIT-Wachstums in 5 Jahren:

Linde: 6,6% / Airproducts: 6,56%/ Shin-Etsu 18,5%

b.     Alles um die Dividende

Bei der Dividende liegt mein Fokus auf nachhaltigem Wachstum. Ich vermeide Unternehmen, die bereits eine zu hohe Ausschüttungsquote hat, oder welches die Dividende kaum steigert. Interessante Kennzahlen hierfür sind:

·        Aktuelle Dividendenrendite

·        Dividenden-Kontinuität

·        Dividenden-Wachstum

·        Ausschüttungsquote

Linde:

·        Aktuelle Dividendenrendite: 1,30%

·        Dividenden-Kontinuität: 30 Jahre

·        Dividenden-Wachstum: (5 Jahre: 8,27%); (10 Jahre: 7,84%)

·        Ausschüttungsquote: ca. 60%

Airproducts:

·        Aktuelle Dividendenrendite: 2,2%

·        Dividenden-Kontinuität:  35 Jahre

·        Dividenden-Wachstum: (5 Jahre: 11%); (10 Jahre: 9,5%)

·        Ausschüttungsquote: ca. 60%

Shin-Etsu:

·        Aktuelle Dividendenrendite: 2,13%

·        Dividenden-Kontinuität:  25 Jahre

·        Dividenden-Wachstum: (5 Jahre: 10%); (10 Jahre: 9%)

·        Ausschüttungsquote: ca. 55%

c.      Geringe Verschuldung

Damit ein Unternehmen auch in Hochzinsphasen flexibel sein kann, sollte eine niedrige Verschuldung vorliegen. Hohe Eigenkapitalquote setze Ich persönlich mit Sicherheit gleich.

Eigenkapitalquote:

Linde: 50,25%

Airproducts: 48,34%

Shin-Etsu: 82,4%

3.     Ausblick

Ich erwarte von meinem Investment, dass es zukünftig stabil wachsen wird, und mir eine hübsche Dividende zahlt. Zugegeben – mit einer hohen Dividendenrendite lockt keines der Unternehmen, und ehrlichgesagt habe Ich noch keinen klaren Favoriten der drei Aktien. Linde und Airproducts sind die größeren Unternehmen, haben ihre großen Wachstumssprünge aber bereits hinter sich. Shin-Etsu ist ein kleines, aber interessantes Unternehmen, aber kann es wirklich mit den großen Platzhirschen mithalten. Laut aktueller Marktverteilung, haben Airproducts und Linde die Nase vorn – Linde sogar noch ein bisschen mehr. Linde ist allerdings bereits sehr sehr gut gelaufen, und hat fast die dreifache Marktkapitalisierung von Air Products. Ob ich auf Linde oder Air Products setze werde Ich in den kommenden Wochen entscheiden, und dann eine Position für mein Dividendendepot eröffnen.

Den Kauf werde Ich wieder in GQ veröffentlichen

Abschlussfrage: Welche Aktie würdest Du kaufen?

Übrigens ist die Gliederung dieses Beitrages an dem Beitrag von @RealMichaelScott (Wie man eine Dividendenaktie analysiert) inspiriert. Und zum Thema Wasserstoff bin Ich durch den Beitrag von @Hannes_SK (Bye-Bye $PLUG (+9,5 %) ) gekommen

Quellen:

[1]: https://de.marketscreener.com/kurs/aktie/LINDE-PLC-46923083/unternehmen/

[2]: Linde Erfahrungen: 711 Bewertungen von Mitarbeitern | kununu

[3]: Industriegase: Marktanteile größter Hersteller weltweit 2018 | Statista

[4]: Industriegase: Hersteller, Produktion und Anwendungen - Gasido.de

[5]: TraderFoxx; marketscreener; finanzen.net

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Wie Pinguine unsere moderne Landwirtschaft revolutionierten.

Hallo liebe Community,

Vielen Dank für das tolle Feedback meines letzten Beitrages. Ich hoffe euer Backofen hat die Praxistests gut überstanden.

Für jene, die ihrem Backofen neue Horizonte aufweisen wollen, geht es hier zum genannten Beitrag:

https://getqu.in/2A360BDV8GYN/n12zGfGeeF/

Noch einmal als Denkanstoß, da mir selbst in ein paar Wochen die Themen ausgehen werden.

Welche Themen aus den Bereichen der Industrie, Energiewirtschaft oder Chemie hinterfragt ihr vielleicht häufiger als Investoren?

Anbei meine Herzensangelegenheit zum Thema „Ammoniak“. Ich hoffe es gefällt euch.

Warum Ammoniak die bessere Alternative zu „grünem“ Wasserstoff ist.

1.      Bedeutung und Vorgeschichte:

Ammoniak ist eine der meistproduzierten Chemikalien weltweit. „Brot aus Luft“ nannten die Forscher Fritz Haber und Carl Bosch ihr Verfahren, was die Welt auch heute noch bewegt – die Ammoniaksynthese.

Während des Konkurrenzkampfes nach Düngemitteln in der industriellen Revolution war es letztlich wieder die Konkurrenz zwischen den europäischen Großmächten, wo das Land der „Dichter und Denker“ eine Revolution eröffnete.

Auf Grundlage von Forschungen des Biologen Justus von Liebig erlangten stickstoffhaltige Dünger einen unglaublichen Nachfrageboom. Heute kann man das eher mit der Halbleiterindustrie vergleichen.

Natürliche Vorkommen an solchen Düngemitteln waren begrenzt. Das Potenzial lag hierbei bei Chilesalpeter und Guano (Ein Gemisch aus Exkrementen von Seevögeln, wie Pinguinen auf Kalkstein).

Während man heutzutage also eher Abhängigkeiten sucht, wollte man noch vor knapp 100 Jahren Abhängigkeiten begrenzen.

Erste Schritte und Erfolge zu synthetischen Düngemitteln gelang Ostwald mit seinem Ostwald-Verfahren. Das wird aber heute eher zur Herstellung von Salpetersäure genutzt.

Birkeland, ein Norweger, entwickelte mit Unterstützung des Industriellen Sam Eyde ein Verfahren zur Herstellung von Salpetersäure über einen elektrischen Lichtbogen. Das war allerdings drastisch ineffizient.

Kommen wir nun zum eigentlichen Thema:

Der Drang der Deutschen nach Autarkie war ungebrochen. Die Chemiker Fritz Haber und Carl Bosch entwickelten somit eine großtechnische Synthese auf Grundlage von Stickstoff, der ja knapp 80% der Luft ausmacht und Wasserstoff. Großes wirtschaftliches Interesse daran zeigte die BASF $BAS (-0,12 %) . Dadurch entstand nicht nur eine Zusammenarbeit. 1913 entstand daraufhin in Ludwigshafen die erste großtechnische Anlage zur Herstellung von Ammoniak mit einer damals enormen Kapazität von 30t/Tag.

Aufgrund des ersten Weltkrieges und der daraus entstehenden Kapazitäten an Sprengmaterial wurden weitere Werke in Bitterfeld und Leuna erbaut. Dieser Bau stellt übrigens noch heute die Grundlage für die bedeutsame chemische Industrie in Sachsen-Anhalt dar.

2.      „Brot aus Luft“ – der Prozess in bunt.

Konventionelle Herstellung (grau):

Um Ammoniak NH3 herzustellen benötigt man Stickstoff N2 und Wasserstoff H2. Stickstoff kann man einfach durch Lufteinspeisung realisieren. Wasserstoff gewann man durch die Chlor-Alkali-Elektrolyse. Heutzutage wird Wasserstoff aber primär aus Erdgas durch Dampfreformierung hergestellt.

Nach einem relativ einfacheren Prozess erhält man am Schluss eine wirklich ekelerregend, stechend riechende Flüssigkeit.

„Grüne“ Herstellung:

Die „grüne“ Herstellung Ammoniaks unterscheidet sich nur unwesentlich von der konventionellen Verfahrensweise.

Da Stickstoff bereits der Luft entnommen wird und somit keine Treibhausgase erzeugt, ist ein Einsparen des CO2 nur bei der Herstellung des Wasserstoffs H2 möglich.

Wasserstoff muss hierbei mittels Elektrolyse aus Wasser direkt eingespeist werden. Zumindest wäre das der effizienteste Weg, da hierbei keine weitere Zustandsänderung von Wasserstoff berücksichtigt werden muss.

Somit ändert sich das Verfahren nur in der Herstellung des Rohstoffs „Wasserstoff“. Die übrige Synthese erfolgt auch hier nach dem Haber-Bosch-Verfahren.

3. Verwendung – Warum ist Ammoniak eigentlich so wichtig für den Privatgebrauch?

Ammoniak ist ein wichtiger chemischer Rohstoff für so gut wie alle Industriezweige. Bereits im privaten Gebrauch finden wir ihn beispielsweise in:

-         unserem Kühlschrank (Kältemittel)

-         unserer Kleidung (Färbemittel)

-         Dieselfahrzeugen zur Abgasbehandlung (Adblue als Harnstoff-Lösung)

-         Proteinen im Körper und im Harnstoff-Zyklus als Abbauprodukt einer körpereigenen „Überdosis“

4. Was heißt das hinsichtlich möglicher Profiteure hinsichtlich eines Investments?

Dazu müssen wir uns natürlich die Frage hinter dem Wie, Was und Warum stellen. Übergreifend kann man Ammoniak mittlerweile zum Segment der Energiespeicher zählen, welches aber deutlich weniger Beachtung dahingehend findet als Wasserstoff.

Die weltweit größten börsengehandelten Hersteller sind Yara $YAR (-0,08 %) und CF Industries $CF (+0,78 %) , wobei Yara, auch selbst produziert, aber eher dem Chemikalienhandel, wie Brenntag $BNR (+0,14 %) als Branche angehört. Daher ist man ist rezessiven Zeiten auch krisenfester unterwegs. Chemikalienhändler können Gebinde beliebiger Größen ausgeben und große Chargen einkaufen und somit die Differenz als Marge einbehalten. Das tendiert dazu, dass in wirtschaftlich unsicheren Zeiten Kunden eher gewillt sind kleinere Gebinde zu kaufen, um somit Lagerbestände zu verringern im Falle eines Produktionsausfalls aufgrund mangelnder Nachfrage.

CF Industries hingegen ist ein „echter“ Produzent und strebt seit diesem Jahr die Produktion von „grünem“ Ammoniak an.

Tendenziell ist es hinsichtlich fortschrittlicher Prozesse mittlerweile so, dass aufgrund der besseren Wirkungsweise keine Luft mehr eingespeist wird, sondern reiner Stickstoff. Parallel dazu natürlich Wasserstoff. Entsprechende Prozesskenntnisse können die Hersteller hierbei meist selbst vorweisen, sodass eine Abhängigkeit von Wasserstoff-Zulieferern eigentlich ausgeschlossen werden kann. Eine Ausnahme hierbei stellt die Engineering-Sparte von Linde $LIN dar. Diese verfügen über die Kenntnis ganzer Wasserstoff- und Ammoniak-Anlagen. Das wäre übrigens auch ein weiterer Grund gegen die „kleinen“ Hype-Aktien, wie Nel $NEL (-0,43 %) oder Plug $PLUG (+9,5 %) aus dem Wasserstoffsegment und warum diese sich wahrscheinlich nicht durchsetzen werden. Immerhin wäre Ammoniak ein gigantischer Abnehmer für diesen Industriezweig. Dennoch sind Ammoniakproduzenten witzig niedrig bewertet an der Börse. KGVs im Schnitt von 5. Wohingegen einige Aktien des größten Wasserstoff-ETFs $HTWO (+1,97 %) >20 bewertet werden, sofern sie überhaupt Gewinne aufweisen können.

Ein Beispiel dazu:

Die Bewertung von CF-Industries ist bei etwa 14 Mrd.€. Plug Power wird noch immer mit knapp 7 Mrd.€ bewertet. Das ist die Hälfte. Während Plug seit Jahren Geld verbrennt und noch nicht mal Umsätze in Milliardenhöhe macht, ist CF äußerst profitabel.

Beide sind übergeordnet im Segment „sauberer“ Energie unterwegs. Dennoch wird für CF in den kommenden Jahren ein Rückgang des Geschäfts erwartet. Das ist unerklärlich und unlogisch und wird mit Sicherheit auch nicht so eintreten.

5.  Wo sind nun aber die Wachstumspotenziale?

Das ist bei diesem Thema wirklich äußerst schwierig zu beurteilen, da der Markt weitgehend gesättigt und aufgeteilt ist.

Allgemein hervorheben sollte man aber tatsächlich BASF. Obgleich die Schließung der Ammoniak-Herstellung am Standort Ludwigshafen den hohen Produktionskosten in Europa zuzuschreiben ist, behält man doch die gesamte Wertschöpfungskette von Produkten im Ammoniak-Bereich weitgehend in sich.

Im Folgenden möchte ich nun einige Produkte näher vorstellen, die meines Erachtens ein hohes Wachstumspotenzial besitzen und auf Grundlage Ammoniaks basieren. Durch das Wachstumspotenzial der Folgenden sollte auch die Ammoniak-Produktion der Hersteller auch zukünftig stabil sein und an Bedeutung natürlich gewinnen.

Harnstoff:

Harnstoff ist entgegen der allgemeinen Annahme nicht bloß Ammoniak oder eine Lösung dessen. Es ist eine eigene chemische Verbindung und Folgeprodukt Ammoniaks.

Harnstoff ist mit einem Marktanteil von 46% das stickstoffhaltige Düngemittel schlechthin. Tendenz natürlich weiterwachsend, da die weltweite Bevölkerung weiter ansteigt. Des Weiteren basieren viele Rohstoffe der Zukunft auf pflanzlicher Basis. So ist natürlich auch hier beachtliches Wachstumspotenzial und ein sicherer, krisenfester Markt. Gegessen wird immer!

3 beispielhafte Vertreter: Yara $YAR (-0,08 %) , CF Industries $CF (+0,78 %) , Fertiglobe $FERTIGLB

Salpetersäure:

Salpetersäure ist die wohl bekannteste stickstoffhaltige Säure. In hohen Konzentrationen aber äußerst gefährlich, da hierbei nitrose Gase entfliehen, welche toxisch und ätzend sind. Benötigt wird sie als Grundstoff von Sprengstoffen wie TNT oder Nitroglycerin und somit also für den Bergbausektor essenziell. Auch hier findet sich Yara wieder. Und nein, das soll keine Werbung darstellen. Sie haben aber den überwiegenden Teil der ammoniakalischen und nitrosen Produktion in eigener Hand und wissen lukrative Geschäfte sehr zu schätzen.

Außerbörsliche Größen sind hierbei beispielsweise noch SKW Piesteritz GmbH oder Staub & Co. und viele weitere Mittelständler.

Anilin:

Anilin wird zwar in modernen Prozessen nur noch in der Endstufe mit Ammoniak hergestellt, ist aber dennoch ein stetiger Markt mit Wachstum. Frühere Prozesse sahen eine komplette Reaktionskette mit Ammoniak vor. Anilin ist ein Grundstoff für die Herstellung von Farben, Medikamenten und künstlichen Gummi, sowie Fasern alias Kunstfasern. Anilin ist als Stoff auch der Namensgeber des größten Chemiekonzerns BASF $BAS (-0,12 %) , was aus dem ursprünglichen Namen der Badischen Anilin- und Soda-Fabrik stammt.

Daneben bieten aber noch DuPont $DD (-0,03 %) , Shin-Etsu $4063 (-1,14 %) oder Eastman $EMN (+1,29 %) viele auf Anilin-basierende Produkte an.

6.   Ammoniak als Treibstoff der Zukunft?:

Der Sinn hinter meinen Beiträgen ist es natürlich Energieträger der Zukunft zu vermitteln und dabei Diversifikation zu fokussieren.

Lösung als Treibstoff-Alternative:

Da Ammoniak aber zu 75% aus Wasserstoff und 25% aus Stickstoff besteht, ist es leicht mithilfe eines sogenannten Ammoniak-Crackers wieder zu spalten. Somit kann Wasserstoff beispielsweise in einer Brennstoffzelle energetisch nutzbar gemacht werden und besitzt unter dem Strich einen Wirkungsgrad um ein Vielfaches höher als Wasserstoff. Dennoch hinkt man dabei dem Batterie-Fahrzeug weit hinterher.

Nichts desto trotz haben sich auch hier namenhafte Unternehmen, insbesondere aus dem Schwerverkehr gefunden, die Ammoniak als Zukunftslösung in Betracht ziehen wollen.

Die Deutsche Bahn möchte einige ihrer Güterzüge auf Ammoniak umrüsten, um die Diesel-Flotte minimieren zu können.

Auch die VW-Tochter $VOW (+1,96 %) , MAN, arbeitet an Schiffsmotoren auf Ammoniak-Basis.

John Deere $DE (+0,19 %) arbeitet ebenso an solchen Motoren für mittelschwere Traktoren.

7.   Ammoniak als Energiespeicher und welche Vorteile hat es nun?

Hauptaugenmerk ist hierbei die Tatsache, dass Wasserstoff zwar zur Herstellung von Ammoniak nötig ist, aber für den Transport energieaufwendig verflüssigt werden müsste.

Kleiner Rückblick: Wasserstoff muss dafür auf ca. -250 Grad Celsius gekühlt werden und auf 700 bar komprimiert werden.

Ammoniak hingegen kann bereits bei 20 Grad Celsius, also Raumtemperatur und ca. 8 bar verflüssigt werden.

Der Energieaufwand ist also dramatisch geringer. Zudem ist die Energiedichte Ammoniaks (~3,3 kWh/l) höher, da Wasserstoff (~2,2kWh/l flüssig) als Energieträger hierbei chemisch gebunden wird und dadurch das Volumen des Wasserstoffes verringert wird.

Entsprechende Parameter sind der „Formelsammlung“ des Duden-Verlages entnommen.

Neben dem Vorteil, den ich weiter oben beschrieben hatte, dass der Kompressionsaufwand Ammoniaks wesentlich niedriger als der des Wasserstoffs ist, kommt hinzu, dass sich Ammoniak auch chemisch leicht speichern und viel vorteilhafter lagern lässt. So kann man Ammoniak beispielsweise in ein Salz umwandeln und somit als Feststoff sehr einfach lagern und transportieren. Bei ca. 60 Grad Celsius zersetzen sich die gegebenen Salze und setzen Ammoniak wieder frei.

Aber auch ohne Umwandlung ist Ammoniak als Gas bereits heute nutzbar, da die Infrastruktur des Erdgasnetzes für Ammoniak ausgelegt wäre. Man kann ihn sowohl auf Schiff, per Pipeline aber auch in gewöhnlichen Gasflaschen oder Gaskartuschen transportieren.

Das kommt daher, dass die Struktur Ammoniaks grober und größer als die des Wasserstoffs ist.

8.  Welchen Nachteil besitzt Ammoniak allgemein?

Die größten Nachteile sind die akuten Gesundheits- und Umweltgefahren, die von der Substanz ausgehen. Bei Leckagen würden durchaus nachhaltige Umweltschäden hinsichtlich Tier, Natur und Mensch entstehen.

Man besitzt hierbei nur ein Viertel der Energie des Benzins und nur die Hälfte von Diesel. Dementsprechend bräuchte man für die doppelte benötigte Menge gegenüber fossilen Kraftstoffen.

Bei unvollständigen Verbrennungen, wie sie im Motor auch durchaus üblich sind, entsteht das narkotisierende und extreme Treibhausgas „Lachgas“. Motoren müssen daher überaus effizient und sorgfältig verbrennen.

Nachsatz:

Ich hoffe der Beitrag hat euch gefallen.

Der nächste Beitrag sieht die chemische Aufarbeitung von Lithium vor. Interessant dabei ist die CO2-Bilanz, aber der Fokus wird darauf liegen, dass die Börse die Wertschöpfungsketten völlig falsch einschätzt und die Bewertungen das realwirtschaftliche Bild verzerren.

Meinung zu Shin-Etsu als langzeit Investment? Meiner Meinung nach großes Potential zum Wachstum in den nächsten 10 Jahren.

hab Klausurenphase also Analyse kann dauern