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Scenario-robust siting of semiconductor fabrication plants : a geospatial decision analysis of Germany and Taiwan
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This Master’s thesis, Scenario-Robust Siting of Semiconductor Fabrication Plants: A Geospatial Decision Analysis of Germany and Taiwan, Georg Hoch examines how climate change reshapes the operational risk profile of semiconductor fabrication, as rising heat extremes, drought persistence, and water-power interdependencies threaten operational continuity. Given the capital intensity and multi-decade lifetimes of fabrication plants, site selection becomes a risk-adjusted strategic decision rather than a cost-driven exercise. This thesis develops a climate- and water-aware framework for scenario-robust fab siting in Germany and Taiwan over 2024-2048. The study applies a geospatial multi-criteria decision analysis (MCDA) that integrates climate exposure, basin-scale water stress and drought risk, and constant-accessibility proxies for power and logistics infrastructure. Indicators are harmonized to national analysis grids, direction aligned, and aggregated using objective within-group weights derived via the CRITIC method, which emphasizes high-contrast, low-redundancy information. Present-day conditions are anchored to ERA5 reanalysis, while future trajectories follow CMIP6 SSP2-4.5 and SSP5-8.5 across four decision horizons. Basin-scale water risk is operationalized using Aqueduct 3.0, with a transparent extrapolation for the late-2040s where no official release exists. Results show that climate and water constraints materially re-rank candidate locations in both countries. In Germany, northern and northwestern corridors remain consistently favorable as hot-dry persistence increases under higher forcing. In Taiwan, central-north interior basins with reservoir buffering recur frequently among top-ranked zones, while southern and eastern basins deteriorate. Rank-based robustness diagnostics identify zones that remain attractive across years and scenarios, yielding decision-ready shortlists to guide due diligence on water rights, grid capacity, permitting, and resilience investments.
Nesta dissertação de mestrado, Scenario-Robust Siting of Semiconductor Fabrication Plants: A Geospatial Decision Analysis of Germany and Taiwan, Georg Hoch analisa de que forma as alterações climáticas estão a alterar o perfil de risco da fabricação de semicondutores. Extremos de calor, secas persistentes e o acoplamento água-energia ameaçam a continuidade operacional das fábricas. Dada a elevada intensidade de capital e a longa vida útil destas instalações, a seleção do local deixa de ser uma decisão meramente orientada por custos e assume um caráter estratégico ajustado ao risco. A tese desenvolve um enquadramento consciente do clima e da água para a localização robusta de fábricas na Alemanha e em Taiwan entre 2024-2048. O estudo aplica uma análise de decisão multicritério geoespacial (MCDA) que integra exposição climática, stress hídrico e risco de seca à escala da bacia, bem como proxies de acessibilidade a infraestruturas energéticas e logísticas. Os indicadores são harmonizados em grelhas nacionais e agregados com ponderações objetivas estimadas pelo método CRITIC. As condições atuais são ancoradas na reanálise ERA5, enquanto as trajetórias futuras seguem os cenários CMIP6 SSP2-4.5-SSP5-8.5 em quatro horizontes temporais. O risco hídrico é operacionalizado com o Aqueduct 3.0. Os resultados mostram reordenações relevantes dos locais candidatos. Na Alemanha, corredores do norte e noroeste mantêm vantagem sob maior forçamento climático. Em Taiwan, bacias interiores do centro-norte destacam-se, enquanto o sul e o leste deterioram. Diagnósticos de robustez baseados em rankings identificam zonas estáveis e geram shortlists para orientar due diligence em água, rede elétrica, licenciamento e resiliência.
Nesta dissertação de mestrado, Scenario-Robust Siting of Semiconductor Fabrication Plants: A Geospatial Decision Analysis of Germany and Taiwan, Georg Hoch analisa de que forma as alterações climáticas estão a alterar o perfil de risco da fabricação de semicondutores. Extremos de calor, secas persistentes e o acoplamento água-energia ameaçam a continuidade operacional das fábricas. Dada a elevada intensidade de capital e a longa vida útil destas instalações, a seleção do local deixa de ser uma decisão meramente orientada por custos e assume um caráter estratégico ajustado ao risco. A tese desenvolve um enquadramento consciente do clima e da água para a localização robusta de fábricas na Alemanha e em Taiwan entre 2024-2048. O estudo aplica uma análise de decisão multicritério geoespacial (MCDA) que integra exposição climática, stress hídrico e risco de seca à escala da bacia, bem como proxies de acessibilidade a infraestruturas energéticas e logísticas. Os indicadores são harmonizados em grelhas nacionais e agregados com ponderações objetivas estimadas pelo método CRITIC. As condições atuais são ancoradas na reanálise ERA5, enquanto as trajetórias futuras seguem os cenários CMIP6 SSP2-4.5-SSP5-8.5 em quatro horizontes temporais. O risco hídrico é operacionalizado com o Aqueduct 3.0. Os resultados mostram reordenações relevantes dos locais candidatos. Na Alemanha, corredores do norte e noroeste mantêm vantagem sob maior forçamento climático. Em Taiwan, bacias interiores do centro-norte destacam-se, enquanto o sul e o leste deterioram. Diagnósticos de robustez baseados em rankings identificam zonas estáveis e geram shortlists para orientar due diligence em água, rede elétrica, licenciamento e resiliência.
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Palavras-chave
Semiconductor manufacturing Fab siting Climate risk Water stress Geospatial analysis Multi-criteria decision analysis Germany Taiwan Fabricação de semicondutores Localização de fábrica Risco climático Escassez de água Análise geoespacial Análise de decisão multicritério Alemanha
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