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  • Chipknappheit in der Industrie

    Autor: Tim Gerstewitz

     

    Kontaktpersonen, Nudeln, Desinfektionsmittel – zeitweise stark limitierte Ressourcen im vergangenen Jahr. Doch die Covid-19-Pandemie zeitigt nicht nur im eigenen Vorratsschrank Folgen, sondern auch in der globalen Halbleiterindustrie zeigt sich ein Kapazitätsproblem. Dort erzwingt ein Engpass in der Produktion von ICs eine Drosselung der Automobilproduktion und sorgt für stark steigende Preise bei Grafikkarten und Spielekonsolen der neuesten Generation. Doch wieso bestehen plötzlich Schwierigkeiten bei der Chipversorgung in vielen Branchen und wann entspannt sich die Lage voraussichtlich? Ein kleiner Überblick über die derzeitige Lage in der Halbleiterindustrie an ausgewählten Beispielen.

     

    Wie ist die aktuelle Lage?

     

    Wer in den letzten Wochen eine Playstation 5 zum UVP kaufen wollte, hat sich das wohl schnell aus dem Kopf geschlagen. Die neueste Spielekonsole von Sony ist seit ihrem Markteintritt im November nur äußerst limitiert erhältlich und gelangt in den letzten Monaten lediglich in kleinen Chargen in den Handel, die zudem schnell ausverkauft sind.(1) Und auch Ebay schafft in dem Fall keine Abhilfe: dort wird das System zwar angeboten, aber häufig deutlich teurer als eigentlich vom Hersteller angedacht, sechzigprozentige Preissteigerungen und mehr sind keine Seltenheit. Ähnlich sieht es auch bei leistungsstarken Grafikkarten aus: auf Internetportalen werden sowohl die neuesten GPUs von NVIDIA, AMD und Co. als auch einige Jahre alte leistungsstarke Modelle zu deutlich überhöhten Preisen verkauft, nachdem es sie im Handel kaum mehr zu kaufen gibt.(2)

     

    Abseits der Heimelektronik sind zudem nahezu alle Automobilhersteller vom Halbleiterengpass betroffen. Einem Bericht von CNN zufolge könnte der Volkswagen-Konzern im ersten Quartal 2021 die Produktion von etwa 100.000 Einheiten zurückgestellt haben müssen, weil ICs für die diversen computergestützten Funktionen eines modernen Autos fehlen. Die nordamerikanischen Hersteller Ford und Fiat Chrysler waren außerdem aus ähnlichen Gründen Anfang des Jahres gezwungen ihre Fertigung an einigen Standorten für einige Tage zu pausieren, während Zulieferer Continental von umfänglichen Lieferschwierigkeiten berichtet. Dies sei auf die Verzögerung zurückzuführen, die die Halbleiterhersteller beim Kapazitätsausbau der Chipproduktion als Reaktion auf die stark gestiegene Nachfrage benötigen.(3) (4) (5)

     

    Dieser Nachfrageüberhang ist Berichten zufolge aktuell insbesondere im Bereich von ICs präsent, die auf 200mm (8 Zoll) Wafern und mit Strukturgrößen von einigen zehn Nanometern produziert werden, also keine absoluten High-End-Produkte darstellen. Display-Driver- oder Power-Management-Chips werden häufig so gefertigt, genauso wie viele andere günstige und verbreitete Einheiten. Fehlt einem Autohersteller allerdings ein 1$-IC, der den Gurt im Auto oder das Bremssystem kontrolliert, kann das Auto mit fünfstelligem Preis nicht fertiggestellt werden.(6) (7)

     

    Wieso ist die Versorgung mit ICs im Moment knapp?

     

    Die Knappheit ist durch mehrere Faktoren bedingt. Zunächst ist der rasante Nachfrageanstieg natürlich auf die Covid-19-Pandemie zurückzuführen. Die ersten Maßnahmen zur Eindämmung ab März 2020 kurbelten die Nachfrage nach Heimelektronik aller Art an, seien es PCs, Smartphones, Heimtrainer oder eben Spielekonsolen wie die PS5.(4) Auch Grafikkarten waren und sind davon betroffen, allerdings eignen diese sich neben Gaming-Anwendungen auch fürs Mining von Kryptowährungen. Und just ab Herbst legten die Kurse von Bitcoin und Ethereum um mehrere Hundert Prozent zu, was das Minen profitabler und das Angebot knapper werden ließ.

     

    Entsprechend versuchen die Heimelektronik-Hersteller, ihr Angebot zu erhöhen, stoßen dabei aber auf einen Flaschenhals in der Wertschöpfungskette, denn: viele der großen Technologieunternehmen (u.a. Apple, NVIDIA, Broadcom) arbeiten nach dem „fabless“-Prinzip, was bedeutet, dass sie keine eigene Halbleiterfertigung unterhalten, sondern ihre Chip-Designs in Foundries fertigen lassen. Diese Foundries sind Auftragsfertiger, die für ihre Kunden den schwer zu beherrschenden und sehr teuren Herstellungsprozess von Strukturen im unteren Nanometer-Bereich übernehmen. Und von diesen Firmen gibt es nur eine Handvoll; TSMC aus Taiwan und Samsung Electronics aus Südkorea sind darunter die größten.

     

    Infolge des Nachfrageanstiegs konkurrieren nun seit einigen Monaten Technologieunternehmen aus aller Welt um Produktionszeit, unter anderem eben auch Autohersteller bzw. -zulieferer. Entsprechend ist die Zeit zwischen Ordereingang bei den Foundries und tatsächlicher Auslieferung zuletzt drastisch gestiegen - von 12 Wochen auf ca. ein Jahr in einigen Fällen.(8) Auf Seiten einiger Autoproduzenten kommt erschwerend hinzu, dass sie zu Pandemiebeginn die Nachfrage nach ihren Produkten eher unterschätzten und teilweise Chip-Bestellungen stornierten, sich insbesondere der chinesische Markt aber schnell erholte. Nun sind sie mit ihren Aufträgen hintendran. Dabei hat die Autoindustrie bei der Bestellung von Halbleitern ohnehin einen schweren Stand; so verkaufte TSMC fast die Hälfte des Produktionsvolumens an Smartphonehersteller, während Chips aus dem Automotive-Bereich lediglich 3% des Volumens ausmachten. (3) (6) (9)

     

    Zwar würde eine Erhöhung der Foundry-Kapazitäten die Lage auch längerfristig entspannen, das benötigt jedoch Zeit und vor allem viel Geld. TSMC beispielsweise hat für 2021 die geplanten Investitionsausgaben um gut 60 % auf 28 Milliarden Dollar angehoben, andere Halbleiterproduzenten vermelden ähnliche Erhöhungen.(6) Investitionen in dieser Höhe sind der Grund, warum es weltweit nur einige wenige Foundries gibt und diese inzwischen auch geopolitische Relevanz haben. Denn ein Großteil der weltweiten Informationstechnologie hat ihren Ursprung in einer kleinen Gruppe von Firmen, deren Kapazitäten endlich sind und die plötzlichen Marktschwankungen nicht so einfach folgen können.

     

    Zuletzt könnten auch politische Entscheidungen eine Rolle im Halbleiter-Engpass spielen: nachdem im letzten Jahr US-Unternehmen der Handel mit einigen chinesischen Elektronik-Firmen eingeschränkt wurde, prognostizierten einige Chip-Hersteller einen Nachfragerückgang und reduzierten das Fertigungsvolumen, da die sanktionierten Firmen nun deutlich weniger Equipment bei Handelspartnern kaufen konnten. Die Sanktionen betreffen darüber hinaus auch die größte chinesische Foundry SMIC, die nun tendenziell Schwierigkeiten haben könnte, an das Produktionsequipment und benötigte Rohstoffe zu gelangen, was das Angebot weiter verknappt haben könnte.(9) (10) (11)

     

    Wie lange hält die angespannte Lage in der Halbleiterindustrie also noch an?

     

    Das kommt wohl auf die Branche und auf die Pandemieentwicklung an. Für den Handel mit Grafikkarten gehen die Prognosen nicht vor 2022 von einer Entspannung aus, da Kryptowährungen bislang keine nennenswerten Kursrückgänge verzeichnen und sich die Gaming-Industrie ohnehin stark entwickelt. Im Automotive-Bereich werden teilweise Produktionseinschränkungen bis in das zweite oder dritte Quartal genannt, mit prognostizierten Margenschmälerungen aufgrund gestiegener IC-Preise infolge der Knappheit.(12) (13)

     

    Voraussichtlich könnt ihr also erst 2022 mit einem ohne Einschränkung neuproduzierten Fahrzeug Playstation-spielend mit 10 Freunden in einen spanischen Urlaubs-Sonnenuntergang fahren. Mit etwas Glück seid ihr dann auch schon geimpft.

     

     

    Quellen:

     

    1. (21.04.2021). Von https://www.gamepro.de/artikel/ps5-4-welle-aktueller-stand,3364341 abgerufen am 21.04.2021
    2. (24.01.2021). Von https://www.bbc.com/news/technology-55755820 abgerufen am 18.04.2021
    3. (13.01.2021). Von https://edition.cnn.com/2021/01/13/business/global-chip-shortages-carmakers/index.html abgerufen am 18.04.2021
    4. (18.01.2021). Von https://www.bbc.com/news/technology-55704936 abgerufen am 18.04.2021
    5. (04.12.2020). Von https://www.reuters.com/article/continental-semiconductors-shortage-idUSKBN28E291 abgerufen am 18.04.2021
    6. (10.02.2021). Von https://www.cnbc.com/2021/02/10/whats-causing-the-chip-shortage-affecting-ps5-cars-and-more.html abgerufen am 21.04.2021
    7. (06.04.2021). https://www.techspot.com/news/89199-shortage-1-display-driver-chips-causing-production-delays.html abgerufen am 21.04.2021
    8. (15.04.2021). https://www.nytimes.com/2021/04/15/technology/computer-chip-semiconductor-shortage.html abgerufen am 21.04.2021
    9. (17.12.2020). Von https://www.reuters.com/article/us-chip-shortage-analysis-idUSKBN28R0ZL abgerufen am 18.04.2021
    10. (04.12.2020). Von https://www.bbc.com/news/technology-55187631 abgerufen am 18.04.2021
    11. (18.02.2021). Von https://www.nytimes.com/2021/02/18/business/economy/chip-shortage-semiconductors-manufacturing-biden.html abgerufen am 18.04.2021
    12. (16.04.2021). Von https://www.pcworld.com/article/3612693/a-perfect-storm-why-graphics-cards-cost-so-much-now.html abgerufen am 18.04.2021
    13. (08.01.2021). Von https://www.tagesschau.de/wirtschaft/technologie/halbleiter-autoindustrie-101.html abgerufen am 21.04.2021

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