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Autokonzerne sollten Überkapazitäten in Chipfabriken mitfinanzieren

Eine Auswahl elektronischer Bauelemente von Bosch für den Einsatz in den Autoindustrie. Foto: Heiko Weckbrodt

Derzeit sind elektronischer Bauelemente für den Einsatz in den Autoindustrie besonders knapp. Foto: Heiko Weckbrodt

Denkfabriken: Halbleiter-Engpässe lassen sich langfristig durch mehr Resilienz, zusätzliche Chipfabriken jenseits von Asien und neue Wertschöpfungsmodelle lindern

Berlin/Zürich/Dresden, 20. November 2021. Krisen wie der aktuelle Chipmangel in vielen Industriezweigen lassen sich auch künftig kaum völlig vermeiden – aber durchaus mindern. Das hat die Berliner Denkfabrik „Stiftung Neue Verantwortung“ (SNV) eingeschätzt. Das sieht die Züricher Denkfabrik „Diplomatic Council“ (DC) ähnlich und fordert von der Wirtschaft, resilientere und stärker digitalisierte Wertschöpfungsketten aufzubauen, die sie unabhängiger von einzelnen Lieferquellen machen.

Ansiedlung neuer Fabriken in Europa nur ein Werkzeug unter vielen

Sinnvoll könne es beispielsweise sein, wenn sich die Autoindustrie und andere Großkunden finanziell an Überkapazitäten in den Halbleiterfabriken beteiligen, argumentieren die SNV-Analysten Jan-Peter Kleinhans und Julia Hess in ihrem Bericht „Understanding the global chip shortages“. Auch sollten diese Kunden wieder zu mehr eigener Lagerhaltung übergehen. Zudem könne der Staat Anreize für transparentere und widerstandsfähigere Wertschöpfungsketten in der Mikroelektronik sorgen. Ein Ziel dabei könne es sein, neue Top-Chipfabriken („Front End“) und Chipmontage-Fabriken („Back End“) nicht mehr so sehr in Asien zu konzentrieren, sondern auch in Europa und anderen Kontinenten. Möglich wäre dies zum Beispiel auch durch Zuschüsse für Neuansiedlungen.

Allerdings warnen Kleinhans und Hess auch vor Erwartungen, allein mit Subventionen kurzfristige und nachhaltige Lösungen erzwingen zu können. „Einige der wichtigsten Herausforderungen innerhalb der globalen Halbleiter-Wertschöpfungskette hängen von Geschäftsmodellen und Lieferantenbeziehungen ab, die von außen schwer zu ändern sind“, betonten sie.

Steile Berg- und Talfahrten sind typisch für Mikroelektronik

Denn steile Berg- und Talfahrten gehören seit jeher zur Halbleiterindustrie dazu. Ein klassisches Beispiel dafür sind die Kapazitätswellen in der dRAM-Speicherproduktion, die inzwischen für eine drastische globale Konzentration auf eine Handvoll Hersteller gesorgt haben. Diese typischen Auf- und Ab-Wellen machen sich nun allerdings stärker als früher bemerkbar, weil viel mehr Wirtschaftssektoren von Mikroelektronik-Schlüsselzulieferungen abhängig sind – und dies oft auch in viel stärkeren Maße als früher.

Der Wert der Elektronik pro Auto ist über Dekaden hinweg stark gestiegen. Grafik: ZVEI

Der Wert der Elektronik pro Auto ist über Dekaden hinweg stark gestiegen. Grafik: ZVEI

Industrie verbaut immer mehr Elektronik pro Auto

Die Chip-Nachfrage aus dem Automobilbau beispielsweise ist seit den 1980er Jahren stetig gewachsen. Allein zwischen 2000 und 2019 ist laut einer Analyse des „Zentralverbandes der Elektroindustrie“ in Deutschland der Halbleiterbedarf der Autoindustrie um 258 Prozent gestiegen – und damit etwa doppelt so stark wie im Durchschnitt aller Industriezweige in Europa. Hatte ein durchschnittliches Automobil im Jahr 1999 Halbleiter im Wert von 164 Dollar an Bord, werden es laut ZVEI-Prognose im Jahr 2024 bereits 710 Dollar sein. Zu erwarten ist, dass durch den Übergang zu batterielektrischen Antrieben nicht nur mehr Leistungshalbleiter, sondern auch generell mehr Schaltkreise pro Fahrzeug verbraucht werden. Und die Trends hin zum teilautomatischen und später zum autonomen Fahren feuern diesen Mikroelektronik-Hunger in der Autobranche weiter an. Insofern kommen gerade Lieferengpässe und enorme Nachfrage-Steigerungen zusammen. Schätzungen zufolge kann daher die Autoindustrie weltweit durch den aktuellen Chipmangel im Jahr 2021 bis zu 7,1 Millionen Fahrzeuge weniger bauen als gewollt.

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

169 Industrien von Mikroelektronik-Engpässen betroffen

Ähnliches gilt aber auch für viele andere Branchen: Der Bau von modernen Werkzeugmaschinen, Medizintechnik, Konsumgütern und vielen anderen Produkte ist mehr und mehr von wachsenden Liefermengen an Sensoren, Chips, Mems und anderer Halbleitertechnik abhängig. Der Medizintechnik beispielsweise fehlen mitten in der Corona-Krise Ultraschallgeräte, Schrittmacher, Beatmungsgeräte sowie andere Intensivstations-Ausrüstungen und viele weitere elektronisch gesteuerte Geräte. Insgesamt sind laut der SNV-Analyse 169 Industrien durch diese Engpässe betroffen.

Huawei. Foto: Heiko Weckbrodt

Huawei. Foto: Heiko Weckbrodt

China saugt den Markt leer

Dabei lassen sich die aktuellen Halbleiter-Lieferengpässe nicht allein durch Corona-Effekte erklären, vielmehr sind hier zahlreiche Faktoren zusammengekommen, betonen Kleinhans und Hess. Einen Hauptgrund sehen sie in der raketenartig gestiegenen Chip-Nachfrage aus den Industrien und Ländern, die sich nach der ersten Corona-Welle wieder auf dem Weg der Erholung sahen. Großen Einfluss habe aber auch der Technologiekonflikt zwischen den USA und China gehabt: Nach den Embargos, die der frühere US-Präsident Donald Trump (Republikaner) gegen Huawei und andere nationale Hightech-Champions im Reich der Mitte verhängt hatte, kaufte ein Teil der chinesischen Tech-Branchen den globalen Chipmarkt leer, wo es irgendwie noch ging, um die eigenen Lager zu füllen. Weiter ist zu vermuten, dass die Chinesen in ihrem Bemühen, nach der Trump-Erfahrung schneller vom Westen abzunabeln und eine autarke eigene Chipindustrie aufzupäppeln, auch viel Equipment auf dem Markt weggekauft haben, das dann insbesondere für Fabrikausbauten anderswo fehlte.

Konsumelektronik-Aufträge haben Chipfabriken rasch ausgelastet

Außerdem erholte sich Chinas dynamische Wirtschaft ganz generell im Vergleich zu den meisten anderen Ländern recht schnell von Corona und erzeugte in der Folge einen weiteren Halbleiter-Nachfragesog. VW und viele andere westliche Konzerne hatten jedoch ihre Chip-Aufträge während der ersten Corona-Welle storniert, wie sie es bei anderen Zulieferern eben so machen. Doch als sie aus der Corona-Agonie erwachten und kurzfristig wieder versuchten, an Chips heranzukommen, mussten sich hinten anstellen: Inzwischen hatte die großen Chiphersteller ihre Fabriken mit Aufträgen von Konsumgüter-Herstellern gefüllt.

Sonderfaktoren: Corona, Brände, Erdbeben, Stromausfälle, Wintersturm und … Luftballons

Hinzu kamen viele externe Sonderschocks, die die globale Halbleiterindustrie zu verkraften hatte. Der SNV-Bericht listet allein 16 solcher Ereignisse für 2020 und 2021 auf. Dazu gehören fünf Fabrikbrände in Fabriken in Japan und Taiwan, zwei Erdbeben in Japan, der texanische Wintersturm mit Stromausfällen, der dort die Fabriken von Samsung, Infineon und NXP lahmlegte, Corona-Lockdowns in Malaysien, Taiwan und Vietnam, die Strombeschränkungen in China, aber auch der durch einen schlichten Folienballon ausgelösten Stromausfall in Dresden, der dort die Fabriken von Infineon und Bosch ausbremste. Parallel dazu verknappten sich auch die chemischen Ausgangsstoffe für die Mikroelektronik.

Halbleiterbranche ist besonders kapitalintensiv und jeder Chip braucht Monate

Abgesehen von solchen teils zufälligen, teils vermeidbaren Extra-Stressfaktoren spielten aber auch die seit langem bekannten technologischen und wirtschaftlichen „Eigengesetze“ der Halbleiterbranche eine wichtige Rolle. Um Mikroelektronik herzustellen, ist beispielsweise weit höherer Kapitaleinsatz als in anderen Branchen nötig, auch sind die Produktionsprozesse hochtechnologisch und wissensgetrieben. Außerdem dauert es viele Monate, bis ein Halbeleiter-Wafer seine gesamte Prozesskette durchlaufen hat – und dann muss er noch in Asien in Einzelchips zersägt, kontaktiert und verkapselt werden. All dies führt dazu, dass die Branche auf kurzfristige Nachfrage-Explosionen nicht so einfach reagieren kann: Es dauert mindestens anderthalb Jahre, eher mehr, bis eine neue Chipfabrik gebaut und produktionsbereit ist. Und selbst ein Riese wie TSMC überlegt es sich zweimal, ob er eine neue Megafab für fünf bis zehn Milliarden Dollar nur wegen eines vielleicht nur zweijährigen Nachfrage-Hochs baut.

Internationale Arbeitsteilung hat sich auf zu starke Konzentration in Asien eingepegelt

Hinzu kommt: Internationale Arbeitsteilung ist in der Halbleiter-Industrie stark ausgeprägt: Die Backend-Fabriken sind größtenteils in Asien konzentriert, die Frontend-Fabriken teils auf verschiedenen Kontinente verteilt – wobei auch hier die Dominanz von Taiwan und Südkorea wächst. So kann es beispielsweise passieren, dass ein Chip in Dresden produziert wird, dann in einer Fabrik in Malaysien oder Singapur endmontiert wird, um dann zurück nach Europa oder in die USA verschifft zu werden. Und soweit dabei tatsächlich der Seeweg eingeschlagen wird, sorgen hier aktuell auch noch die Containerschiff-Staus vor chinesischen und amerikanischen Häfen für teils monatelange Verzögerungen. Anders ausgedrückt: Ein lokales Erdbeben, ein Schiffsunfall im Suezkanal, eine Seuche oder ein Probe-Handelskrieg kann ganz schnell die ganze Wertschöpfungskette lahmlegen.

Analystin: „Kampf um Taiwan würde globale Chipversorgung massiv in Frage stellen“

Im Falle Taiwans ist noch ein ganz besonderes Risiko für die Weltwirtschaft zu bedenken: Die Regierung in Peking schlägt einen zunehmend aggressiven Tonfall an, wenn es um ihre Sichtweise geht, dass Taiwan nur eine abtrünnige Provinz des „kommunistischen“ Riesenreichs sei. Sollte sich Staatspräsident Xi Jinping eines Tages dazu entschließen, eine „Wiedervereinigung“ militärisch zu erzwingen, hätte er plötzlich enorme Trümpfe gegen den Westen in der Hand: Mit den Chipfabriken von TSMC und UMC würde sich Chinas ohnehin nur noch leichter Rückstand in der Mikroelektronik in einen Vorsprung verwandeln. Und es ist kaum auszuschließen, dass Peking dann westliche Industriestaaten von Schlüsselzulieferungen abschneidet. „Ein Kampf um Taiwan würde die globale Chipversorgung über Jahre hinweg massiv in Frage stellen“, warnt Produktions- und Logistikanalystin Jane Enny van Lambalgen von der Denkfabrik „Diplomatic Council“ aus Frankfurt am Main und Zürich. Sie fordert: „Die Unternehmen in den westlichen Industrienationen müssen ihre weltweiten Produktions- und Logistikketten zügig auf eine maximale Versorgungssicherheit umstellen.“

Von Toyota und Tesla lernen heißt womöglich siegen lernen

Unterm Strich ist es – jenseits aller Halbleiter-Autarkie-Phantasien in der EU-Kommission – gerade auch für Europa sinnvoll, die eigene Mikroelektronik zu stärken, zusätzliche Halbleiter-Bezugsquellen zu organisieren und die Wirtschaft beim Aufbau resilienter Wertschöpfungsketten zu unterstützen. Und Großkunden wie eben die großen deutschen Autokonzerne könnten sich womöglich bei Toyota und Tesla eine Scheibe abschneiden, die bisher viel besser durch die sogenannte „Chipkrise“ gekommen sind als andere. Dazu gehört, sich mehr Bezugsquellen für jedes Halbleiter-Bauteil zu erschließen. Auch könnten sich die Autokonzerne durch Investitionsbeteiligungen „eigene“ Fertigungskapazitäten in Partner-Chipfabriken sichern. Dem Vernehmen nach liebäugelt inzwischen auch VW mit dem Gedanken, zumindest eigene Chipdesign-Kapazitäten aufzubauen. Und Analystin van Lambalgen verweist auch auf den Tesla-Pfad: Der Elektrofahrzeug-Hersteller hatte seine Auto-Software „derart flexibilisiert, dass die Wagen mit unterschiedlichen Chips je nach Verfügbarkeit produziert werden können“.

Autor: Heiko Weckbrodt

Quellen: Stiftung Neue Verantwortung, Statista, Diplomatic Council, Oiger-Archiv