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Der internationale Chip-Mangel: Aktuelle Herausforderungen, Prognosen und mögliche Lösungen

15. Dezember 2021


Die COVID-19-Pandemie führte dazu, dass mehrere Unternehmen ihre Produktion einstellten, was wiederum zu Produktionseinschränkungen und veränderten Lieferketten führte. In der Welt der Technik, in der Silizium-Mikrochips das Herzstück aller elektronischen Geräte sind, wurde der Mangel an Rohstoffen zu einem Hindernis für die Schaffung und Entwicklung neuer Produkte.

Während der Abriegelung mussten einige wichtige Mitarbeiter zu Hause bleiben, was dazu führte, dass die Chipherstellung mehrere Monate lang nicht möglich war. Als die Abriegelung aufgehoben wurde und die Welt sich auf die neue Normalität einstellte, reichte die steigende Nachfrage nach Unterhaltungs- und Geschäftselektronik aus, um die Lieferkette in Gang zu setzen.

Im Folgenden erörtern wir die Herausforderungen, die mit dem aktuellen Chip-Mangel verbunden sind, was in Zukunft zu erwarten ist und welche Maßnahmen zur Überwindung der Engpässe in der Lieferkette erforderlich sind.

Herausforderungen durch den aktuellen Chip-Mangel

Im Zuge des technologischen Fortschritts und der rasanten Innovation in allen Branchen sind Halbleiterchips zu einem unverzichtbaren Bestandteil der Produktion geworden - von Geräten wie Switches, drahtlosen Routern, Computern und Automobilen bis hin zu einfachen Haushaltsgeräten.

Elektronikgeräte

Um die Auswirkungen dieses Chip-Mangels auf die gesamte Branche zu verstehen und zu quantifizieren, müssen wir uns einige der am stärksten betroffenen Sektoren ansehen. Hier ein kurzer Überblick über die Entwicklung in den letzten achtzehn Monaten.

Autoindustrie

Moderne Fahrzeuge sind zur Ausführung mehrerer lebenswichtiger Funktionen auf Mikrochips angewiesen. Nach Angaben der Washington Post haben fast 17 Automobilhersteller in Nordamerika und Europa ihre Produktion verlangsamt oder eingestellt, weil es an Computerchips mangelt. Große Autohersteller wie Tesla, Ford, BMW und General Motors sind davon betroffen. Die größte Auswirkung ist, dass die weltweite Automobilindustrie bis Ende 2021 4 Millionen Autos weniger herstellen wird als ursprünglich geplant, und dass ihr durchschnittlich 110 Milliarden Dollar an Einnahmen entgehen.

Unterhaltungselektronik

Die Nachfrage nach Unterhaltungselektronik wie Desktop-PCs und Smartphones stieg während der gesamten Pandemie an, was auf die Umstellung auf virtuelles Lernen unter Studenten und die Zunahme der Remote-Arbeit zurückzuführen ist. Zu Beginn der Pandemie senkten mehrere Autohersteller ihre Prognosen für die Fahrzeugproduktion, bevor sie offene Aufträge für Halbleiterchips aufgaben. Und obwohl die Unterhaltungselektronikindustrie einsprang und die meisten dieser Mikrochips aufkaufte, konnte das Angebot nicht mit der Nachfrage Schritt halten.

Dies hat einige Hersteller wie HP dazu veranlasst, die Preise für Produkte zu erhöhen wie Drucker um 20 %. Sony hat außerdem angedeutet, dass es bis irgendwann im Jahr 2022 nicht genügend Vorräte für die PlayStation-5-Konsole produzieren wird.

Rechenzentren

Die meisten Chiphersteller wie Samsung Foundries, Global Foundries und TSMC haben sich während der Pandemie vorrangig auf margenstarke Aufträge von PC- und Rechenzentrumskunden konzentriert. Auch wenn dies den Rechenzentren einen Wettbewerbsvorteil verschafft hat, heißt das nicht, dass die Rechenzentren nicht von der weltweiten Chip-Mangel betroffen waren.

Chipmangel und Rechenzentrum

Zu den Komponenten, deren Beschaffung für Rechenzentren schwierig ist, gehören die Komponenten, die für die Zusammenstellung der Switch-Systeme in Rechenzentren benötigt werden. Dazu gehören BMC-Chips, Kondensatoren, Widerstände, Leiterplatten usw. Eine weitere Herausforderung sind die verlängerten Vorlaufzeiten aufgrund von Wafer- und Substratknappheit sowie die reduzierte Montagekapazität.

LED-Beleuchtung

Die LED-Hintergrundbeleuchtung, die in den meisten Bildschirmen zu finden ist, wird von schwer zu beschaffenden Halbleiterchips gespeist. Die Preise für Geräte mit LED-Beleuchtung sind aufgrund der Rohstoffknappheit und der gestiegenen Marktnachfrage inzwischen sehr hoch angesetzt. Dies wird voraussichtlich bis Anfang 2022 anhalten.

Erneuerbare Energien - Solar und Turbinen

Erneuerbare Energiesysteme, insbesondere Solar- und Turbinenanlagen, sind für ihren Betrieb auf Halbleiter und Sensoren angewiesen. Die Beschränkungen in der globalen Lieferkette haben der Branche geschadet und sogar einige Hersteller von Energielösungen wie Enphase Energy gezwungen, Aktienverluste hinzunehmen.

Halbleiter-Trends: Was wir in Zukunft erwarten können

Als Reaktion auf den weltweiten Chip-Mangel haben mehrere Komponentenhersteller ihre Produktion hochgefahren, um die Engpässe zu mildern. Führende Elektronik- und Halbleiterhersteller sind jedoch der Meinung, dass sich die Knappheit eher noch verschärfen wird, bevor sie sich bessert. Die meisten dieser Branchenführer gehen davon aus, dass die Halbleiterknappheit bis ins Jahr 2023 anhalten könnte.

Angesichts der anhaltenden Störungen und der Volatilität in der Lieferkette haben verschiedene Analysten in einem kürzlich erschienenen CNBC-Artikel und einem Bloomberg-Interview ihre Ansichten geteilt, und viele sind davon überzeugt, dass das kommende Jahr eine Herausforderung sein wird. Hier sind einige der wichtigsten Aussagen:

  • Pat Gelsinger, CEO der Intel Corp. stellte im April 2021 fest, dass sich der Chip-Mangel nach ein paar Jahren wieder erholen würde.

  • Dem DigiTimes Report zufolge haben sich die Lieferzeiten für Server-ICs von Intel und AMD sowie für Rechenzentren auf 45 bis 66 Wochen verlängert.

  • Der weltweit drittgrößte EMS- und OEM-Anbieter Flex Ltd. geht davon aus, dass die globale Halbleiterknappheit bis ins Jahr 2023 anhalten wird.

  • Im Mai 2021 unterzeichnete Global Foundries, der viertgrößte Auftragsfertiger von Halbleitern, einen Dreijahresvertrag mit AMD über die Lieferung von Silizium im Wert von 1,6 Mrd. USD und eröffnete Ende Juni seine neue, 4 Mrd. USD teure 300-mm-Wafer-Anlage in Singapur. Nach Angaben des Unternehmens wird die Produktionskapazität jedoch erst frühestens 2023 steigen.

  • TMSC, eine der führenden Pure-Play-Foundries in der Branche, sagt, dass es den Komponenten-Output bis 2023 nicht nennenswert erhöhen wird. Es ist jedoch optimistisch, dass das Unternehmen die Fertigung von Mikrocontrollern für die Automobilindustrie bis Ende 2021 um 60 % steigern wird.

Aus den obigen Einblicken in die Branche geht hervor, dass die Engpässe trotz der zahlreichen Bemühungen der großen Akteure zur Behebung des weltweiten Chip-Mangels wahrscheinlich bis 2022 andauern werden.

Darüber hinaus glauben einige Branchenbeobachter, dass der Schritt großer Tech-Unternehmen wie Amazon, Microsoft und Google, ihre eigenen Chips für das Cloud- und Rechenzentrumsgeschäft zu entwickeln, die Krise des Chip-Mangels und andere Probleme der Halbleiterindustrie verschärfen könnte.

In einem kürzlich erschienenen Artikel von Bloomberg Businessweek weisen die Autoren darauf hin, dass der Eintritt von Microsoft, Amazon und Google in den Chipdesign-Markt einen Wendepunkt in der Branche darstellen wird. Diese Tech-Giganten verfügen über die Ressourcen, um selbst überlegene und kosteneffiziente Chips zu entwickeln, was den meisten Chipdesignern wie Intel nur in begrenztem Maße zur Verfügung steht.

Da diese Tech-Giganten unabhängig werden, wird jeder von ihnen bestrebt sein, Komponentenvorräte anzulegen, um lange Wartezeiten zu überbrücken und den Produktionsbedarf zwischen den Auffrischungen der Bestände zu decken. Auch dies wird den bestehenden Chip-Mangel weiter verschärfen.

Mögliche Lösungskonzepte

Um der Entwicklung einen Schritt voraus zu sein, haben wichtige Branchenakteure wie Chip-Designer und -Hersteller sowie die vielen betroffenen Industriezweige verschiedene Maßnahmen ergriffen, um die Auswirkungen des Chip-Mangels zu mildern.

Für viele Chiphersteller war die Ausweitung ihrer Produktionskapazitäten eine offensichtliche Reaktion. Andere Zulieferer in bestimmten Regionen beschlossen, Lagerbestände anzulegen und die Ausfuhren zu begrenzen, um besser auf die Marktvolatilität und den politischen Druck reagieren zu können.

Auch die Verbesserung der Ausbeute oder die Erhöhung der Anzahl der aus einem Silizium-Wafer hergestellten Chips ist ein Bereich, in den viele Hersteller investiert haben, um das Chipangebot um eine bestimmte Marge zu erhöhen.

Lösung des Chipmangels

Hier sind weitere mögliche Lösungen, die die Unternehmen anwenden mussten:

  • Flexibilität zur Anpassung an ältere Chiptechnologien, die zwar nicht mehr dem neuesten Stand der Technik entsprechen, aber immer noch besser sind als nichts.

  • Nutzung von Softwarelösungen wie intelligente Komprimierung und Kompilierung, um effiziente KI-Modelle zu erstellen, die helfen, Hardwarekapazitäten freizusetzen.

Zusammenfassung

Der jüngste weltweite Chip-Mangel hat zu schweren Erschütterungen in der Halbleiter-Lieferkette geführt, von denen mehrere Branchen betroffen sind, darunter die Automobilindustrie, Unterhaltungselektronik, Rechenzentren, LED und erneuerbare Energien.

Branchenvordenker gehen davon aus, dass die Knappheit bis ins Jahr 2023 andauern wird, obwohl derzeit Maßnahmen zur Abmilderung ergriffen werden. Auch wenn eine vollständige Erholung in absehbarer Zeit nicht zu erwarten ist, sind einige Chiphersteller optimistisch, dass sie die Produktion hochfahren werden, um die Nachfrage ihrer Automobilkunden zu decken.

Dennoch ist es immer wieder schwierig, den Anschluss zu halten, da dieses Problem alle Akteure der Branche betrifft, unabhängig von ihrer Größe oder Marktposition. Zu den vielversprechenden Lösungen gehören die Ausweitung der Produktionskapazitäten, die Anpassung älterer Chiptechnologien und die Nutzung von Softwarelösungen zur Freisetzung von Hardwarekapazitäten.

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