In Ostdeutschland, im Herzen von „Silicon Saxony“, steht eine Halbleiterfabrik, die sowohl Komplexität als auch Größe verkörpert. Das Großprojekt erweitert einen bestehenden Produktionsstandort und umfasst rund 78.000 Quadratmeter Fertigungsfläche, einen 22.000 Quadratmeter großen Reinraum sowie ein 40.000 Quadratmeter großes Zentralversorgungsgebäude (CUB), die alle darauf ausgelegt sind, die nächste Generation der Halbleiterfertigung zu unterstützen.
Exyte erhielt den Zuschlag für das Projekt im Jahr 2023; damit handelt es sich um den zweitgrößten EPC-Auftrag (Engineering, Procurement und Construction) des Unternehmens in Kontinentaleuropa. Das Projekt belegt die Fähigkeit von Exyte, hochkomplexe Großanlagen schnell, präzise und in hoher Qualität zu realisieren. Es unterstreicht zudem die Stärke des integrierten Projektabwicklungsansatzes des Unternehmens, vom Entwurf bis zur Ausführung.
Die auf einer begrenzten Grundfläche errichtete Fabrik verfügt über eine umfangreiche unterirdische Versorgungsinfrastruktur und zeichnet sich durch einen hohen Vorfertigungsgrad aus.
Herkömmliche Planungsansätze neu überdenken
Um das Projekt trotz erheblicher Platzbeschränkungen erfolgreich umzusetzen, musste Exyte herkömmliche Planungsansätze überdenken. Anstatt nach außen zu expandieren, bestand die Lösung darin, nach unten zu bauen und so eine Einschränkung in ein charakteristisches Merkmal des Projekts zu verwandeln. Im Gegensatz zu den meisten Halbleiteranlagen, bei denen wichtige Nebengebäude wie das Central Utilities Building (CUB) um die Hauptfabrik herum angeordnet sind, ließ die begrenzte Grundfläche keinen Raum für eine horizontale Erweiterung. Exytes Lösung bestand darin, den Großteil der technischen Infrastruktur unter die Erde zu verlegen.„Allein die Tiefbauarbeiten waren in dieser Größenordnung in Europa bisher beispiellos“, fügt Mark Britton, stellvertretender Projektleiter, hinzu. In den untersten Etagen des Gebäudes befinden sich nun umfangreiche Versorgungssysteme, die das Rückgrat der Anlage bilden. Abwasseraufbereitungsanlagen mit Speichertanks von bis zu 25 Kubikmetern stehen neben großen Kälteanlagen, der Stromverteilungsinfrastruktur und groß angelegten Wasserspeichersystemen, die alle sorgfältig unterirdisch integriert wurden.
Diese technisch ausgeklügelte unterirdische Anordnung löste nicht nur die Platzproblematik, sondern ermöglichte auch eine optimale Nutzung der verfügbaren oberirdischen Fläche. So konnte die Produktionsfläche maximiert werden, während gleichzeitig Effizienz, Sicherheit und langfristige Betriebssicherheit gewährleistet blieben.
Manuel Magg, Projektleiter bei Exyte
Parallele Fortschritte bei der Fertigung außerhalb des Standorts
Exyte setzte bei diesem Projekt in großem Umfang auf die Fertigung außerhalb des Standorts (OSM) als strategische Maßnahme, um eine schnellere Fertigstellung zu gewährleisten und gleichzeitig die räumlichen Einschränkungen zu bewältigen. Ganze Teile der internen Infrastruktur der Fabrik, darunter die Chemie-, Gas-, Wasser-, Abwasser- und Abgassysteme, wurden im benachbarten Tschechien von Exentec, einem Unternehmen der Exyte-Gruppe, vormontiert. Diese Systeme wurden zu großen, vollständig integrierten Modulen mit Abmessungen von etwa sieben mal drei Metern zusammengefügt, bevor sie nach Dresden transportiert und direkt an ihren Bestimmungsort gehoben wurden.
„Dank OSM konnten wir die komplexesten Montagearbeiten an einem anderen Ort durchführen“, erklärt Magg. „Als die Module auf der Baustelle eintrafen, konnten sie sehr schnell installiert werden, anstatt Stück für Stück in einem sehr engen Gebäude zusammengebaut zu werden. Dieser Ansatz verbesserte die Sicherheit und die Termintreue und vereinfachte die Logistik, indem er die Risiken vor Ort reduzierte und eine parallele Fertigung und Montage ermöglichte.“
Stellvertretender Projektleiter, Mark Britton
OSM in die Vertikale
Für die Verteilung von Gasen, Chemikalien und Versorgungsleitungen im Gebäude war die Installation eines Netzwerks aus etwa 45 Meter hohen vertikalen Schächten erforderlich. Eine Installation dieser Systeme vor Ort hätte das Heben und Schweißen von Rohren mit einem Durchmesser von bis zu einem Meter in großer Höhe erfordert, was den Zugang erheblich eingeschränkt und den Baufortschritt verlangsamt hätte. Stattdessen entwickelte Exyte große vertikale Steigleitungsabschnitte mit einer Höhe zwischen 18 und 20 Metern als vollständig fertiggestellte Baugruppen. Diese wurden von oben durch das offene Dach hereingehoben, an Ort und Stelle befestigt und nacheinander in den Schächten übereinandergestapelt. „Dieser Ansatz erforderte zwar zusätzlichen Planungsaufwand im Vorfeld, reduzierte jedoch die Installationszeit und die Überlastung vor Ort“, erklärt Britton.„Allein die Tiefbauarbeiten waren in dieser Größenordnung in Europa bisher beispiellos“, fügt Mark Britton, stellvertretender Projektleiter, hinzu. In den untersten Etagen des Gebäudes befinden sich nun umfangreiche Versorgungssysteme, die das Rückgrat der Anlage bilden. Abwasseraufbereitungsanlagen mit Speichertanks von bis zu 25 Kubikmetern stehen neben großen Kälteanlagen, der Stromverteilungsinfrastruktur und groß angelegten Wasserspeichersystemen, die alle sorgfältig unterirdisch integriert wurden.
Diese technisch ausgeklügelte unterirdische Anordnung löste nicht nur die Platzproblematik, sondern ermöglichte auch eine optimale Nutzung der verfügbaren oberirdischen Fläche. So konnte die Produktionsfläche maximiert werden, während gleichzeitig Effizienz, Sicherheit und langfristige Betriebssicherheit gewährleistet blieben.
Eine vollständig vorgefertigte Teilfabrik
Die wohl bedeutendste Anwendung von OSM war in der Sub-Fabrik, dem Bereich der Anlage, in dem Produktionsanlagen an Versorgungssysteme wie Reinstwasser und Prozesschemikalien angeschlossen sind. Mit einer Fläche von rund 15.000 Quadratmetern wurde die Sub-Fab bereits zu Beginn des Projekts als zu 100 Prozent außerhalb des Standorts zu fertigender Bereich festgelegt. „Alle Hauptleitungen – also die wichtigsten Verteilungsleitungen für kritische Versorgungsmedien wie Reinstwasser und Prozesschemikalien – sowie die Nebenleitungen und Abzweigungen wurden vorgefertigt“, erklärt Britton. „Bei anderen Anlagen weltweit liegt der OSM-Anteil in diesem Bereich vielleicht bei 60 oder 70 Prozent, aber bei diesem Projekt haben wir voll darauf gesetzt.“ Etwa 20 Prozent des gesamten Projektumfangs wurden mittels OSM ausgeführt – angesichts des Projektumfangs ein beträchtlicher Anteil. Noch wichtiger war jedoch, dass dadurch mehrere Phasen parallel vorangetrieben werden konnten.
Planung für Komplexität
Bei Projekten dieser Größenordnung hängt der Erfolg ebenso sehr von der Planung und dem Risikomanagement ab wie vom technischen Fachwissen. Hier konzentrierten sich die Teams frühzeitig darauf, kritische Risiken zu identifizieren und von festgelegten Meilensteinen aus rückwärts zu planen, um den Gesamtzeitplan zu sichern.
Ein Beispiel war das Reinstwassersystem, das für die Werkzeugqualifizierung unerlässlich ist. „Aus Erfahrung wissen wir, dass es bei Systemen wie Reinstwassersystemen bis zu acht Wochen dauern kann, bis sie die Spezifikationen erfüllen“, sagt Projektleiter Colin O’Kane. „Deshalb haben wir rückwärts geplant und frühzeitig ein provisorisches System installiert. Diese Entscheidung sicherte den Projektzeitplan.“
Dieser disziplinierte Ansatz spiegelt eine umfassendere Denkweise wider: Wie Manuel Magg betont, ermöglicht der Zeitaufwand für eine sorgfältige Planung eine schnelle und effektive Umsetzung. Die Fabrik ist nun in Betrieb und produziert Leistungshalbleiter, Mixed-Signal-Chips, analoge Schaltungen und Mikroelektronik für künstliche Intelligenz und spielt damit eine Schlüsselrolle bei der Gestaltung der Technologien von morgen.