Immer mehr Mikrochips bestimmen unseren Alltag. Handy, Elektroauto, Fernseher, Laptop und Spielkonsolen sind voll davon. Aber spätestens seit Corona stecken wir mitten in einer weltweiten Chipkrise, die vielen Branchen stark zusetzt und Milliardenverluste beschert. Was ist die Ursache?
Das Manager Magazin berichtete vor kurzem, dass durch den weltweiten Mangel an Mikrochips der Autoindustrie dieses Jahr Einnahmen in Höhe von 179 Milliarden Euro entgehen sollen. Das Magazin bezieht sich dabei auf eine Prognose der Beratungsfirma AlixPartners. Im Mai hatte man demnach noch mit 98 Milliarden Euro gerechnet. Das ist kein Peanuts. Zumal es hier nur um eine der vielen Branchen geht, die auf Halbleiter wie Prozessoren oder Speicherchips angewiesen ist.
Aber noch mal einen Schritt zurück: Was sind Halbleiter? Das sind Materialien mit einer elektrischen Leitfähigkeit zwischen der von Leitern wie Metallkabeln und der von isolierenden Stoffen wie Glas oder Keramik. In der Regel bestehen sie aus Silizium, was aus Sand und Magnesium hergestellt wird.
Halbleiter sind Basistechnologie der zunehmend digitalisierten Gesellschaften
Mikrochips, Prozessoren oder Speicher bestehen indes aus kleinen Plättchen dieses Siliziums. Auf ihnen befinden sich Schaltkreise, Transistoren, Dioden oder Sensoren, die alle aus Halbleitern bestehen. Am wichtigsten ist der Transistor, der wie ein Schalter an und aus gestellt werden kann. Das ist die Grundlage des binären Systems mit Nullen und Einsen, mit dem alle Rechner dieser Welt arbeiten.
Halbleiter sind also eine Basistechnologie der heutigen, zunehmend digitalisierten Gesellschaften, wie die „Stiftung Neue Verantwortung“ richtig feststellt. Dort beschäftigt man sich mit der „Geopolitik der Halbleiter-Lieferketten“, analysiert die globalen Wertschöpfungsketten der Halbleiter, um ihre Relevanz für die industrielle Wettbewerbsfähigkeit, die technologische Abhängigkeit vom Ausland und die nationale Sicherheit sowie ihre möglichen Auswirkungen darauf besser zu verstehen.
Chip-Boom auch ein Warnsignal für europäische Hersteller
Wie wichtig das ist, erleben wir gerade. Auf den ersten Blick scheinen Deutschland und Europa diese Entwicklung verschlafen zu haben. „Je nach Produktsparte hat man meistens ein bis vier Unternehmen, die sich 80 bis 90 Prozent des Weltmarktes teilen, und diese Unternehmen sitzen nicht in Europa“, sagt Jan-Peter Kleinhans von der Stiftung.
Auf den zweiten Blick ist es aber komplizierter. Denn Gründe für die aktuelle Situation gibt es laut Experten viele: So sei die Konjunktur nach Corona zu schnell wieder hochgefahren, viele Hersteller von Mikrochips kamen nicht nach, denn der Digitalboom in der Pandemie hatte zusätzliche Bedarfe geweckt. Auch würden sich die USA und China schon seit geraumer Zeit gegenseitig die Mikrochips am Markt wegkaufen. Und der Lockdown in Ländern wie Malaysia, Taiwan und Südkorea, in denen viele Chips produziert werden, habe auch dazu beigetragen.
Nur kann keiner sagen, man habe nichts geahnt. Im April 2019 sagte zum Beispiel eine Studie der Wirtschaftsprüfungsgesellschaft PricewaterhouseCoopers dem weltweiten Halbleitermarkt wachstumsstarke Jahre voraus. Die Autoren prognostizierten, dass die weltweiten Chipumsätze bis 2022 auf 575 Milliarden US-Dollar steigen. PwC sah im Chip-Boom allerdings auch ein Warnsignal für europäische Hersteller, da sie zum Beispiel bei Halbleitern für autonom fahrende Autos erheblichen Nachholbedarf hätten, auch für Chips im Consumer-Electronics-Markt.
Halbleiterproduktion wichtig für die Erreichung Digital- und Klimaziele
Deshalb fordert Wolfgang Weber, Geschäftsführer des Zentralverbands Elektrotechnik- und Elektronikindustrie, immer wieder: „Europa muss seine Kapazitäten für die Produktion von Mikroelektronikchips steigern, um zukünftige Lieferengpässe besser vermeiden und als Industriestandort im internationalen Wettbewerb besser bestehen zu können.“
Auch betont er, wie wichtig die Halbleiterproduktion für die Erreichung der Digital- und Klimaziele ist. So zeigt eine Untersuchung des Zentralverbandes, dass der Markt beispielsweise für Leistungshalbleiter von 21 Milliarden auf etwa 62 Milliarden US-Dollar bis 2030 steigen wird. Damit verdreifacht sich der Bedarf an dieser Technik, die unter anderem die erneuerbare Energie in das Stromnetz einspeist. Denn die kleinen Elektronik-Bauteile sind der wichtigste Bestandteil jedes Wechselrichters, die es für die Erzeugung von Wechselstrom aus Sonnen-Gleichstrom braucht.
Laut Zentralverband werden in Europa derzeit 25 Prozent der weltweit gefertigten Leistungshalbleiter von den Anwenderindustrien Industrie, Solar, Wind und Automotive verbaut. „Um diese Wertschöpfung zu sichern, muss die Versorgung dieser Industrien mit Mikroelektronik, auch aus Europa heraus, gestärkt werden“, fordert deshalb Geschäftsführer Wolfgang Weber.
Neue Fertigungsstätten in Österreich und Deutschland als Lösung der Chipkrise?
Aber Halbleiter werden in komplexen, verzweigten und global ausgerichteten Wertschöpfungsketten hergestellt. Vom Design über die Produktionsanlage, Chemikalien, Fertigung und Verpackung kann kein Land allein modernste Halbleiter herstellen. Jeder Mikrochip braucht ein spezielles Design, damit er in seiner Anwendung funktioniert. Dies zu entwickeln und zu produzieren nimmt viel Zeit in Anspruch.
Da kommen zwei neue Fertigungsstätten in Österreich und Deutschland gerade richtig. So hat die Infineon Technologies AG kürzlich eine High-Tech-Chipfabrik für Leistungselektronik auf 300-Millimeter-Dünnwafern am österreichischen Standort Villach eröffnet. Wafer sind Siliziumscheiben, auf denen Halbleiter sitzen. Die Fabrik wurde nach drei Jahren Vorbereitungs- und Bauzeit in Betrieb genommen. Die Chips decken in der ersten Ausbaustufe vor allem die Nachfrage der Automobilindustrie, von Rechenzentren und der erneuerbaren Energiegewinnung aus Solar- und Windkraft.
Der Infineon-Konzern verfügt mit der neuen Fabrik über ein zusätzliches Umsatzpotenzial von rund zwei Milliarden Euro pro Jahr. Allein die für Industrie-Halbleiter eingeplante Kapazität reicht rechnerisch zur Ausstattung von Solaranlagen aus, die in Summe mehr als 1500 Terawattstunden elektrische Energie pro Jahr produzieren könnten. Das entspricht in etwa dem dreifachen jährlichen Stromverbrauch in Deutschland.
Stärkste Zuwächse bei Fahrerassistenzsystemen, Infotainment und Elektrifizierung
Die Robert Bosch GmbH hat derweil im Juni in Dresden eine Chipfabrik eröffnet. Für den Bedarf der Automobilindustrie beginnt die Chip-Produktion im September. „Chips für Fahrzeuge sind die Königsdisziplin der Halbleitertechnik, im Auto müssen die kleinen Bausteine besonders widerstandsfähig sein“, sagt Geschäftsführer Harald Kröger. So sind die Chips über die gesamte Dauer eines Fahrzeuglebens starken Vibrationen und Temperaturschwankungen ausgesetzt, mal weit unter dem Gefrierpunkt, mal weit über dem Siedepunkt von Wasser.
Im Jahr 2016 hatte weltweit jedes Neufahrzeug im Schnitt mehr als neun Chips von Bosch an Bord, zum Beispiel im Airbagsteuergerät, im Bremssystem oder im Parkassistenten. 2019 waren es bereits mehr als 17. Das bedeutet nahezu eine Verdopplung binnen weniger Jahre. Die stärksten Zuwächse sehen Experten in den kommenden Jahren bei Fahrerassistenzsystemen, im Infotainment und in der Elektrifizierung des Antriebs.
Bundeswirtschaftsminister Peter Altmaier nutzte die Gelegenheit, in Dresden „eine neue Ära der Mikroelektronik“ auszurufen. Die neue Fabrik gehöre zu einer der modernsten der Welt. Das Bundeswirtschaftsministerium hat den Fabrikneubau als Teil eines gemeinsamen europäischen Projekts mit rund 140 Millionen Euro gefördert.
Sein Ministerium investiert noch weitere Mittel in die Entwicklung neuer mikroelektronischer Fertigungsanlagen und Produkte. Im derzeit laufenden „Important Project of Common European Interest on Microelectronics“ (IPCEI) arbeiten Deutschland, Frankreich, Italien, Österreich und das Vereinigte Königreich gemeinsam daran, europäische Kompetenzen und Know-how im Bereich Mikroelektronik zu erhalten und auszubauen. Ziel ist eine zukunftssichere europäische Industriepräsenz durch die Sicherung kritischer Designs, nachhaltiger Lieferungen und fortschrittlicher Fertigungskapazitäten entlang der gesamten Halbleiter-Wertschöpfungskette.
Europa hat also verstanden, dass es sich unabhängig machen muss. Aber auch wenn mancher prognostiziert, dass im Jahr 2022, spätestens 2023 die Krise überwunden ist – es gibt da noch einen ganz anderen Anlass für den leer gefegten Halbleitermarkt. Die Bitcoin-Technologie. Diese Kryptowährung basiert auf der Grundlage eines dezentral organisierten Buchungssystems. Zahlungen werden kryptographisch legitimiert und über ein riesiges Rechnernetz gleichberechtigter Computer abgewickelt. Laut einer Studie könnte der Bedarf bis zu ein Viertel der Jahreskapazität der beiden weltweit größten Mikrochip-Hersteller Samsung und Taiwan Semiconductor Manufacturing Company in Beschlag nehmen.
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