Ein Labormitarbeiter in Schutzkleidung überprüft einen Halbleiter-Chip.

Ein Labormitarbeiter überprüft einen Halbleiter-Chip. (Bild: Gorodenkoff - stock.adobe.com)

| von Gerd Mischler

Wenn deutsche Autobosse etwas verbockt haben, laufen sie zu Papi und heulen. Als Audi, Daimler und Volkswagen im Januar und Februar ihre Bänder anhalten mussten, weil ihnen die Microcontroller, Systems-on-a-Chip, integrierten Schaltungen sowie Mikroprozessoren für ihre Servolenkungen, Motorsteuerungs- und Fahrerassistenzsysteme ausgingen, suchten sie Hilfe bei Bundeswirtschaftsminister Peter Altmaier.

Der Verband der Automobilindustrie bat den Chef des Wirtschaftsressorts, der Regierung Taiwans einen Brief zu schreiben. Sie solle den weltweit größten Auftragsfertiger für Halbleiter, die Taiwan Semiconductor Manufacturing Corporation (TSMC), drängen die Nachfrage der deutschen Automobilindustrie vorrangig zu bedienen.

Dass die Bundesrepublik Taiwan nicht als Staat anerkennt und sich damit dem Druck der Volksrepublik China beugt, spielte weder für die Autobosse noch für den Wirtschaftsminister eine Rolle.

Taiwan – Internationale Drehscheibe des Halbleitermarkts

Schließlich befinden sich in Taiwan zwei Drittel der globalen Kapazitäten für die Auftragsfertigung von Chips und Prozessoren. TSMC allein stellt in seinen Werken drei von vier weltweit im Kundenauftrag produzierte Halbleiter her. Zugleich ist das Unternehmen neben Samsung in Südkorea die einzige sogenannte Foundry, die Chips mit ultradünnen Leitern von nur fünf Nanometern produzieren kann.

Diese Technologie fragen Automobilkonzerne allerdings in der Regel gar nicht nach. TSMC erzielt daher nur drei Prozent seines Umsatzes mit Kunden aus der Automobilindustrie. Diese beschafft den Großteil ihres Bedarfs bei europäischen Halbleiterproduzenten wie NXP, STMicroelectronics oder Infineon.

Nur ein Bauteil bekommen Autobauer bei diesen Anbietern offensichtlich nicht in ausreichenden Mengen – Microcontroller. Ganze 70 Prozent ihres Bedarfs an dem Bauteil müssen sie daher bei TSMC einkaufen, hat das Marktforschungsunternehmen IHS Markit ermittelt.

Chips gegen Impfstoffe – ein schmutziger Deal?

Gut, dass Taiwans Wirtschaftsministerin Wang Mei-hua der Bitte ihres Berliner Kollegen entsprach. Laut der Nachrichtenagentur Reuters, sollte sich Altmaier im Gegenzug lediglich darum bemühen, dass eine schon im Dezember zwischen der taiwanischen Regierung und dem deutschen Impfstoffhersteller Biontech ausgehandelte Lieferung von fünf Millionen Dosen von dessen Corona-Vakzin endlich erfolgt.

Diese war bis dahin ausgeblieben, weil, wie Taiwans Gesundheitsminister, Chen Chien-jen, moniert,die Genehmigung aus Berlin“ fehle. Dort wird sie offensichtlich auf Druck der Kommunistischen Partei (KP) Chinas zurückgehalten. Diese nutzt die Pandemie, um die aus ihrer Sicht zur Volksrepublik gehörende Insel Taiwan international weiter zu isolieren.

So verhinderte Peking, dass Taiwan bei der Weltgesundheitsorganisation über seine Maßnahmen zur Bekämpfung der Seuche berichtet. Diese gelten als vorbildlich. Die Sieben-Tage-Inzidenz liegt in der ostasiatischen Republik bei nur 0,1.

Lässt Berlin Taiwan auf Druck der Volksrepublik China hängen?

Damit Taiwan trotz der chinesischen Einflussnahme an Impfstoff gelangt, sagten die größten Auftragsfertiger der Insel ihrer Regierung zu, nach Möglichkeit Produktionskapazitäten für die deutsche Automobilindustrie freizumachen und andere Kunden zu bitten, ihre Bestellungen zu verschieben.

Geholfen hat ihnen dies offensichtlich nicht. Am 22. März 2021 startete Taiwan seine Impfkampagne mit dem Vakzin des britisch-schwedischen Herstellers AstraZeneca – nicht mit jenem von Biontech. Reicht das Verständnis für die Anliegen der Automobilindustrie in Berlin doch nicht so weit, dass es sich die Bundesregierung mit der KP Chinas verscherzen würde?

Mit viel Geld drängen Autobauer andere Halbleiterkunden aus dem Markt

Allein auf die Unterstützung von Wirtschaftsminister Altmaier, wollten sich die Könige der Ingenieurskunst in den Vorstandsetagen von Audi, VW & Co. denn auch nicht verlassen. Sie beschlossen, sich den Weg zu den begehrten Chips und Prozessoren zusätzlich zur politischen Schützenhilfe mit viel Geld freizukaufen.

„Um in der gegenwärtigen Situation doch noch bedient zu werden, haben viele Automobilkonzerne und ihre Tier-1-Lieferanten versucht, durch Einmalzahlungen und Investitionsbeteiligungen Druck von ihrer Lieferkette zu nehmen“, erklärt Thibault Pucken, Geschäftsführer der auf den Einkauf spezialisierten Unternehmensberatung Inverto.

Das bestätigte in der Tagespresse auch der Vorstandsvorsitzende von Infineon, Reinhard Ploss. Ja, er führe mit Vorstandskollegen aus der Automobilindustrie Gespräche darüber, ob er diesen nicht gegen Vorauszahlungen Kapazitäten freihalten könne. „In Teilen der Halbleiter-Wertschöpfungskette herrscht daher momentan ein Verdrängungswettbewerb, bei dem kleinere Kunden zwischen den Seilen hängen bleiben“, befürchtet Pucken.

Schuld sind immer die anderen

Die Autobosse schert dies allerdings nicht. Um von ihrem Versagen abzulenken, greifen sie derzeit auch noch auf einen Plan zurück, den sie schon in vielen Krisen aus der Schublade gezogen haben. Sie beschuldigen ihre Zulieferer, an dem Chip-Mangel schuld zu sein. Brancheninsider berichten, dass VW langjährige Partner wie Bosch und Continental sogar auf Schadenersatz verklagen will.

Was die Wolfsburger Götter des Dieselmotors dagegen nicht zugeben, ist, dass sie nicht verstanden haben, wie die Halbleiterindustrie funktioniert. „Diese muss ihre Werke zu 85 Prozent auslasten. Sonst machen die Unternehmen Verluste“, erklärt Sven Baumann, Experte für Mikroelektronik, Sensorik und Aktorik beim Zentralverband Elektrotechnik- und Elektronikindustrie (ZVEI). „Die Fabriken produzieren deshalb 24 Stunden am Tag, an 365 Tagen im Jahr.“

Unausgelastete Kapazitäten, die bei unerwartet steigender Nachfrage als Puffer zur Verfügung stünden, gebe es in der Branche nicht, so Baumann.

Wer zu spät bestellt, muss sich hinten anstellen

Für die Foundries ist auch nicht wichtig, mit welchen Aufträgen sie ihre Werke auslasten. Sie sind ja Auftragsfertiger. „Als solche arbeiten sie Orders in der Reihenfolge ab, in der diese hereinkommen beziehungsweise zu dem Zeitpunkt, zu dem die Fertigung vertraglich vereinbart wurde“, ergänzt Baumann. Schließlich funktioniere ihr Geschäftsmodell nur, wenn sie Nachfrageschwankungen bestmöglich ausgleichen.

Wer zu spät bestellt, muss sich also hinten anstellen und warten, bis sein Auftrag drankommt. Das fällt Automobilkonzernen jedoch schwer. Sie sind es gewohnt, dass Zulieferer den Kopf einziehen, wenn sie husten. Dass sie Lieferanten nicht beliefern, wenn sie mehr Vorprodukte benötigen als erwartet, ist für die Konzerne unvorstellbar.

Nachfrage nach Autohalbleitern hat sich unerwartet schnell erhöht

Genau das ist aber in den vergangenen Monaten passiert. Nachdem die Nachfrage nach Autos zu Beginn der Corona-Pandemie stark eingebrochen war, zog sie vor allem dank der schnellen wirtschaftlichen Erholung in China schon im Herbst unverhofft wieder an.

Schon zuvor hatten Kunden allerdings weltweit mehr Fernseher, Smartphones, Spielekonsolen, medizintechnische Geräte und Elektrowerkzeuge geordert als erwartet. Sie kauften 2020 auch 60 Prozent mehr Computermonitore und ein Viertel mehr Laptops als im Jahr zuvor, meldet die Gesellschaft für Konsumforschung.

All diese Produkte enthalten Halbleiter. Diese haben ihre Hersteller nicht nur rechtzeitig nachbestellt. Sie sind für Foundries wie TSMC als Geschäftspartner auch wichtiger als die Automobilindustrie. Allein Smartphone-Gigant Apple bestellt bei den Auftragsfertigern so viele Chips wie die gesamte weltweite Automobilbranche.

Über 80 Prozent seines Umsatzes erzielt TSMC mit Chips für Smartphones und das Computing. Wenn die Automobilindustrie auf einmal mehr Halbleiter benötigt, reißen sich die Foundries also kein Bein aus.

Der globale Halbleiterbedarf übersteigt das Angebot um rund ein Drittel

Als die Autobauer dann kurz vor Weihnachten verstanden, dass die Halbleiterwelt nicht auf sie und ihre Orders wartet, war es zu spät. Mit dem Bedarf aus der Automobilindustrie überstieg die globale Halbleiter-Nachfrage das Angebot auf einmal um rund ein Drittel, haben Analysten der US-amerikanischen Investmentbank J.P. Morgan berechnet.

Die Foundries waren zu diesem Zeitpunkt zudem bereits aus anderen Gründen gut ausgelastet. „Schon als sich der Engpass im Sommer 2020 abzuzeichnen begann, waren die Sanktionen der USA gegen chinesische Chiphersteller und ihre Kunden nicht förderlich, um die Angebotssituation zu entspannen“, erinnert sich Thibault Pucken von Inverto.

Nachdem die Regierung von Ex-Präsident Donald Trump die größte Foundry der Volksrepublik, SMIC, 2020 von westlicher Technologie abgeschnitten hatte, sahen sich chinesische Kunden gezwungen, ihren Chipbedarf bei TSMC und Samsung zu decken. Diese stießen damit an ihre Grenzen. Immerhin kaufen chinesische Unternehmen jeden zweiten weltweit hergestellten Halbleiter.

 

Trockenheit bremst Lieferung von Wafern aus

Da dies noch nicht reicht, stockte 2020 phasenweise auch die Versorgung der Foundries mit Siliziumwafern. Wie die Deutsche Rohstoffagentur berichtet, regnete es in China und Taiwan im vergangenen Jahr viel zu wenig. Wasserkraftwerke produzierten daher nicht genug Strom. In der Volksrepublik mussten deshalb 20 Siliziumschmelzen den Betrieb vorübergehend einstellen. Sie sind auf die billige Energie angewiesen.

Zur gleichen Zeit brachte ein Erdbeben in Japan den Betrieb von Shin Etsu, dem größten Hersteller von Siliziumwafern und Hauptlieferant von TSMC und Samsung, zum Stillstand. Auch bei den Halbleiterproduzenten selbst legten Katastrophen den Betrieb lahm.

In Taiwan brannte es beim Leiterplattenhersteller Unimicron, in Japan bei Renesa – dem weltweit drittgrößten Hersteller für Automobilhalbleiter. In den Werken von Infineon, Samsung und NXP im US-Bundesstaat Texas wiederum brach in diesem Winter aufgrund eines massiven Kälteeinbruchs die Produktion zusammen. Die Werke bekamen nicht mehr genug Strom, weil Texaner ihre Häuser mit deren Klimaanlagen heizten.

 

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Halbleiter-Supply-Chain braucht funktionsfähige Transportketten

Zugleich gerieten die globalen Transportketten für Chips und Prozessoren ins Stocken. „Bevor diese in ein Gerät verbaut werden, reisen sie bis zu zweieinhalb Mal um die Welt“, erklärt ZVEI-Fachmann Sven Baumann.

Denn Foundries stellen Chips und Prozessoren nur her. Getestet, codiert und verpackt werden sie von anderen Dienstleistern. Kunden müssen daher zusätzlich zu den rund zwölf Wochen für die Herstellung eines Halbleiters weitere Wochen einplanen, bis dieser bei ihnen eintrifft. Vorausgesetzt, die globalen Logistikketten funktionieren reibungslos.

Diese hat die Pandemie aber massiv aus dem Takt gebracht hat. Da viele Passagierflüge momentan nicht abheben, stellten Airlines 2020 zeitweise mehr als die Hälfte weniger Luftfrachtraum zur Verfügung als vor der Krise.

Schnelle Erholung in China belastet globale Logistik

Auf See sieht es noch schlechter aus. Weil China die Pandemie schneller bekämpft hat als andere Staaten, konnten in der Volksrepublik Fabriken auch die Produktion früh wieder aufnehmen.

Die Container, mit denen sie ihre Produkte nach Europa und Nordamerika verschiffen, stapeln sich dort nun aber in den Häfen und werden nicht mit Ware für den Rücktransport gefüllt. Schon Ende November nahmen einige Reedereien daher keine Buchungen mehr für Passagen von Asien nach Europa an. Dadurch verlängerten sich in der Halbleiterlieferkette die Lead Times.

Doch selbst ohne diese Sonderfaktoren ließe sich die globale Nachfrage nach Chips derzeit nicht durch die von der Automobilindustrie geforderten Umstellungen in der Fertigungsreihenfolge beseitigen.

Ohne neue Fertigungskapazitäten geht es nicht

Der Bedarf ist so groß, dass dazu Investitionen in neue Produktionsstätten erforderlich sind. Die haben die Foundries auch angekündigt. TSMC will im laufenden Jahr 28 Milliarden US-Dollar und damit 62 Prozent mehr investieren als 2020.

Der drittgrößte Auftragsfertiger der Welt, Global Foundries, plant die Kapazität seines Werkes in Dresden bis 2025 auf das Zweieinhalbfache zu vergrößern. Infineon will den Bau seiner neuesten Fabrik im österreichischen Villach beschleunigen und den Betrieb dort noch im laufenden Jahr aufnehmen.

Da neue Kapazitäten aber nicht über Nacht entstehen, bleibt der Beschaffungsmarkt für Halbleiter noch auf absehbare Zeit ein Krisengebiet. „Erst Richtung Herbst dieses Jahres werden sich Angebot und Nachfrage wieder etwas ausgleichen“, erwartet Thibault Pucken von Inverto.

Erholung noch lange nicht in Sicht

Phil Amsrud, Senior Principal Analyst für die Automobilindustrie bei IHS Markit, ist nicht so optimistisch. „Die Lage wird sogar noch schlechter werden, bevor sich die Dinge wieder bessern“, befürchtet, Amsrud.

Auch Sven Baumann vom ZVEI hält jede Aussage darüber, wann sich die Situation entspannt, für hochspekulativ. „Nach wie vor entwickelt sich die Lage auf dem Markt sehr dynamisch. Deshalb lässt sich keine seriöse Prognose abgeben“, so Baumann.

Foundries brauchen belastbare Bedarfsprognosen

Einig sind sich die Experten dagegen, dass sich das Problem künftig nur vermeiden lässt, wenn Halbleiterlieferanten und ihre Kunden sich eng kontinuierlich austauschen. "Nur dann können sie die Lieferketten resilienter machen", mahnt Baumann.

Das sieht auch Thibault Pucken von Inverto so. „Foundries brauchen von ihren Kunden verbindliche Abnahmepläne. Deshalb müssen Einkäufer ihren Halbleiterbedarf regelmäßig analysieren und lernen, ihn zuverlässiger vorherzusagen“, so der Berater.

Außerdem sollten sich Beschaffer Transparenz über ihre Halbleiterlieferkette verschaffen. „Wer weiß, ob und wie viele Alternativen es zu einem von ihm benötigten mikroelektronischen Bauteil gibt und bei welchen Vorprodukten er auf alternative Hersteller ausweichen kann, hat eine Chance, auch dann noch eine Lieferquelle zu finden, wenn sein Hauptlieferant wie in der aktuellen Krise ausfällt“, erklärt Pucken.

Um einschätzen zu können, ob sie es demnächst mit Engpässen zu tun bekommen, sollten sich Einkäufer auch darüber schlaumachen, von welchen Lieferanten ihre eigenen Zulieferer oder die von ihnen bevorzugten Händler abhängig sind. Je tiefer der Blick in die Lieferkette reicht, desto früher lassen sich Risiken erkennen und Gegenmaßnahmen ergreifen.

Unternehmen müssen lernen, mit dem Mangel umzugehen

Wer dies bislang verpasst hat und von der aktuellen Lage auf dem Beschaffungsmarkt für Halbleiter unvorbereitet erwischt wurde, kann sich dagegen nur noch überlegen, wie weit er Produktionsprozesse trotz fehlender elektronischer Bauteile vorantreiben kann und wann er Chips, Controller und Prozessoren spätestens einbauen muss.

Das verschafft Unternehmen in der angespannten Situation Zeit. „Eventuell lohnt es sich auch, den Markt danach zu durchforsten, ob ein Anbieter nicht doch noch irgendwo einen Restposten der benötigten Halbleiter hat“, empfiehlt Pucken.

Das sei natürlich viel Arbeit. Doch heulend zu Papi zu laufen und um Hilfe zu bitten, ist für Einkäufer keine Alternative.

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