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Kommentar: Mikroelektronik ist systemrelevant für die Automobilindustrie

In modernen Autos verbauen die Hersteller immer mehr Elektronik - und davon profitieren auch wichtige Chipproduzenten wie die Infineon-Fabriken in Dresden. Foto: Infineon

In modernen Autos verbauen die Hersteller immer mehr Elektronik – und davon profitieren auch wichtige Chipproduzenten wie die Infineon-Fabriken in Dresden. Foto: Infineon

Kurzfristige Chip-Engpässe mögen überwindbar sind – die langfristigen Probleme bleiben

Dresden, 29. Januar 2021. Aktuell spürt die Automobilindustrie, wie systemrelevant die Mikroelektronik für sie ist. Seit Dezember 2020 stockt die Lieferung von Halbleiterbauelementen an die Automobilindustrie und hat bereits zu massiven Produktionsausfällen in Europa geführt. Auch deutsche Unternehmen sind betroffen.

Zehntausende nach Hause geschickt

So hat Volkswagen zum Beispiel die Produktion am Stammsitz Wolfsburg drosseln und die Weihnachtsferien verlängern müssen. Audi hat jetzt Kurzarbeit angekündigt, nach Unternehmensangaben ruht die Produktion der Modelle A4 und A5 in Neckarsulm seit dem 18. Januar, die in Ingolstadt seit dem 21. Januar. Von Kurzarbeit betroffen sind in Neckarsulm 800 und in Ingolstadt 9300 Beschäftigte. Daimler stellt die Produktion im Rastatter Werk komplett ein und schickt die Belegschaft in Kurzarbeit. Das betrifft rund 6500 Mitarbeiter. Nach Angaben des Konzerns soll im Werk Bremen in der ersten Februarwoche Kurzarbeit eingeführt werden. Auch im ungarischen Kecskemét werde die Produktion voraussichtlich Ende Januar eingestellt. Ford legt sein Werk in Saarlouis komplett still.

Altmaiers Bettelbrief offenbart nur die Spitze des Eisbergs

Diese kurzzeitigen Produktionsstillstände werden sicher in einem überschaubaren Zeitraum überwunden werden, wenn die Lieferungen der mikroelektronischen Bauelemente vor allem durch die Anstrengungen der vornehmlich asiatischen Produzenten wieder gesteigert werden. Schließlich kommt auch Unterstützung dafür aus höchsten politischen Kreisen, wie etwa mit einem Bettelbrief von Wirtschaftsminister Peter Altmaier (CDU) an die Regierung in Taiwan.

Autoindustrie interessierte sich früher wenig für Halbleiter-Nachschub – und schaute Europas Abstieg tatenlos zu

Damit ist aber einer breiten Öffentlichkeit nur die Spitze des Eisbergs sichtbar geworden. Das Problem der deutschen und europäischen Automobilindustrie mit der Mikroelektronik-Industrie liegt viel tiefer. Früher war der Anteil der Elektronik an der Wertschöpfung eines durchschnittlichen Autos relativ gering und lag nur um zehn Prozent. Zudem war die Lieferung der vergleichsweise einfachen Halbleiterbauelemente über weltweit verteilte Quellen unproblematisch. Daher hatte sich die Automobilindustrie zunächst nicht ernsthaft um die Elektronik als eine strategische Schlüsselkomponente gekümmert und dem Verlust der technologischen Souveränität Europas auf dem Gebiet der Mikroelektronik tatenlos zugesehen.

Tesla und E-Auto-Strategien haben den Markt umgekrempelt

Seit aber Tesla mit seiner E-Mobilitätsinitiative kometenhaft zum wertvollsten Automobilunternehmen der Welt aufgestiegen ist und die weltweite Verkehrswende unübersehbar Elektroautos favorisiert, hat sich das Bild gewandelt. Auch die deutschen Automobilunternehmen investieren seit Kurzem mit großem Eifer in Elektroautos und in die Entwicklung autonom fahrender Autos, die eher einem Computer auf Rädern als einem klassischen Automobil entsprechen. So hat Volkswagen im vergangenen Jahr beschlossen, in den nächsten fünf Jahren 73 Milliarden Euro in die Entwicklung der Elektrifizierung und Digitalisierung zu investieren.

Mikroelektronik ist qualitätsbestimmend für Autos geworden

Was aber trotz dieses Bewusstseinswandels in der Automobilindustrie noch nicht ernsthaft genug wahrgenommen wird, ist die vollständige Abhängigkeit der materiellen Basis dieser neuen Automobilgenerationen von ausländischen Mikroelektronik-Lieferungen. Nicht nur geht die Elektronik mit bis zu 60 % in die Wertschöpfung dieser neuen Autos ein, sondern auch die Qualität dieser Autos wird vor allem von den mikroelektronischen Bauelementen bestimmt. Der Trend, dem neuerdings auch Volkswagen folgen will, geht weg von den zahlreichen im Auto verteilten dezentralen Steuereinheiten hin zu einem zentralen Rechner, der all diese differenzierten Steuerungsfunktionen übernimmt. Der Vorteil besteht vor allem darin, dass Verbesserungen in einzelnen Funktionen nicht über die dezentralen Steuereinheiten einzeln in einer Werkstatt implementiert werden müssen, sondern mit einem Update des zentralen Rechners möglicherweise sogar über Funk, wie das Tesla schon heute macht, eingepflegt werden können.

Die KI-Plattform "Pegasus" für autonomes Fahren. Laut Nvidia ist Pegasus für Robotertaxis auf Niveau 5 geeignet, die vollständig autonom agieren. Herzstück sind Xavier-Prozessoren. Foto: Nvdia

Die KI-Plattform “Pegasus” für autonomes Fahren. Laut Nvidia ist Pegasus für Robotertaxis auf Niveau 5 geeignet, die vollständig autonom agieren. Herzstück sind Xavier-Prozessoren. Foto: Nvdia

Pascal kommt aus Taiwan

Dafür braucht man aber höchst leistungsfähige Rechnerchips. Die amerikanische Firma Nvidia hat den für diese Anwendungen geeigneten Einchiprechner Pascal entwickelt, der mit fast 4000 Rechnerkernen und 16 Gigabyte Speicherkapazität auf einem Chip eine ungeheure Rechnerleistung aufbringt und dafür 15 Milliarden Transistoren benötigt. Gefertigt wird der „Pascal“ in Taiwan bei der Firma TSMC in einer Technologie mit minimalen Strukturabmessungen von 16 Nanometern. Es gibt kein Halbleiterunternehmen in Europa, das einen solchen Chip fertigen könnte.

Nur TSMC und Samsung beherrschen noch die Höchstintegration

Dabei geht die Entwicklung in hohem Tempo weiter. Um noch leistungsfähigere Chips auf noch kleineren Flächen – und damit kostengünstiger – herstellen zu können, arbeitet TSMC bereits an der Einführung einer Fertigungstechnologie, die kleinste Strukturen von fünf Nanometern ermöglicht. Außer TSMC beherrscht solche anspruchsvollen Technologien nur die koreanische Firma Samsung, während Intel daran arbeitet, zu den Marktführern aufzuschließen.

Trump hat mit Huawei vorexerziert, wie Protektionisten die Champions anderer Länder abwürgen

Was die Automobilindustrie gegenwärtig mit kurzzeitiger Lieferschwierigkeit erleben muss, könnte bei den Hochleistungschips unter bestimmten politischen oder anderen Umständen zu einer existenziell gefährdenden Dauersituation werden. Trump hat es mit der chinesischen Firma Huawei vorgemacht, die er mit einem weltweiten Lieferstopp von Halbleiterbauelementen und Produktionsanlagen sowie anderen Embargos nahezu ganz aus den westlichen Märkten vertrieben hat.

EU will in 2-nm-Klasse vorstoßen

Hinzu kommt: Taiwan liegt nicht nur in einem Erdbebengebiet, das jederzeit die Produktionsstilllegung von TSMC verursachen könnte, sondern wird immer offensiver von China auch militärisch bedroht. Wie stabil Samsung langfristig in unmittelbarer Nachbarschaft zu Nordkorea ist, ist auch ungewiss. Wegen all dieser Unwägbarkeiten haben sich Ende 2020 die Vertreter von 19 EU-Staaten in einer gemeinsamen Deklaration darauf verständigt, die Mikroelektronikkapazitäten Europas quantitativ und qualitativ bis zum Jahre 2015 so zu steigern, dass Europa auf diesem Gebiet die technologische Souveränität wiedererlangt. So sollen Produktionskapazitäten für Spitzentechnologien mit Strukturabmessungen bis herab zu zwei Nanometern errichtet werden. Dann wäre auch die ungestörte Weiterentwicklung der Automobilindustrie in Europa aus Sicht der Mikroelektroniklieferungen wieder gesichert.

Autoindustrie sollte sich finanziell an Aufholprojekt beteiligen

Dafür wurde ein finanzieller Aufwand von 143 Milliarden Euro geplant. Dieses Geld soll aus privaten Quellen, den beteiligten Ländern und dem Corona-Fonds der EU kommen. Die Automobilindustrie sollte sich im ureigensten Interesse mit einem spürbaren Beitrag daran beteiligen, da das Geld offensichtlich da ist. Bis heute hat die deutsche Automobilindustrie allein rund 50 Milliarden Euro für die Folgen des Dieselskandals in Form von Strafen und Ausgleichszahlungen aufgebracht, ohne dass dies dramatische Spuren in den Bilanzen der beteiligten Unternehmen hinterlassen hätte.

Chance für Sachsen

Es ist aber auch zu fragen, wie Sachsen sich in dieses Programm einbringen will. Mit der Region Dresden verfügt Sachsen über das größte Mikroelektronikcluster Europas und eine ausgezeichnete wissenschaftlich Infrastruktur. Hier eine Führungsaufgabe zu übernehmen, um Europa wieder an Weltspitze in der Mikroelektronik zu bringen, wäre auch ein lohnendes Ziel für die hiesige Politik und „Silicon Saxony“.

Autor: Bernd Junghans

Bernd Junghans. Foto: privat

Bernd Junghans. Foto: privat

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Der Autor unserer Analyse, Bernd Junghans, studierte Halbleiterphysik und Elektronik in Moskau. 1976 bis 1992 arbeitete er in der zentralen Chipentwicklungs-Schmiede der DDR, im ZMD. Danach war er für die US-Unternehmen AMI (American Microsystems Inc.) und Simtek Inc. tätig. 2001 bis 2004 war er Entwicklungsvorstand der ZMD AG. Heute leitet Junghans das Dresdner Softwareunternehmen „Metirionic“ und ist Mitglied im sächsischen Hightech-Verband „Silicon Saxony“