Was sind die Gründe für den Mangel an Halbleitern?

Der Mangel an Halbleitern wird laut Experten noch bis zum Jahr 2024 anhalten. Dieser Mangel bremst die Produktion weltweit. Besonders betroffen ist die Automobilindustrie. Die Gründe dafür liegen im steigenden Bedarf dieser Halbleiter, da die Produktion von Elektroautos auf Hochtouren läuft. Warum kommt es zu diesem Engpass? 

Corona-Pandemie war der Auslöser für Mangel an Halbleitern

Im Jahr 2020 brach eine Knappheit an verfügbaren Halbleitern los. Es kam zu massiven Lieferproblemen. Die Produktion der Elektroautos benötigt zehn Mal mehr Mikrochips als Verbrennermodelle. Halbleiter sind dabei der Hauptbestandteil von Mikrochips, die in Steuergeräten den Antrieb und das Fahr- oder Bremsverhalten regeln. Die Pandemie hat auch die Digitalisierung massiv vorangetrieben, sodass es zu einer generell erhöhten Nachfrage nach Halbleitern kam. Die Auftragsbücher der Halbleiter-Produzenten sind mehr als voll. Die folgende Statistik veranschaulicht die Entwicklungen des weltweiten Umsatzes in der Halbleiterindustrie von 1988 bis 2022. Im Jahr 2022 wurden weltweit 573,5 Milliarden US-Dollar mit Halbleitern umgesetzt. 

Wer sind die Player in der Halbleiterindustrie? 

Mit einem Marktanteil von 10,9 % im Jahr 2022 ist Samsung Electronics der größte Player am Markt, knapp gefolgt von Intel mit 9,7 %, wie die dargestellte Statistik zeigt. Beide Unternehmen überlegen, welche Strategie die richtige ist, um ihre Position auch im Jahr 2023 halten oder ausbauen zu können. 

Probleme in der Produktion von Halbleitern 

Die Halbleiterproduzenten investieren nicht in die Erweiterung der Fertigung sogenannter analoger Chips, wie sie die Autoindustrie dringend brauchen würde. Der Grund ist darin zu finden, dass die Produzenten Anfragen aus anderen Branchen, vor allem aus den Bereichen der Mikrocontroller (MCU), bedienen. Die Nachfrage nach Halbleitern ist auch in diesen Branchen deutlich gestiegen. 

Nachfrage nach Halbleitern kann nicht mehr bedient werden 

Mit diesem Boom hat die gesamte Branche der Halbleiterindustrie nicht gerechnet. Überall ist es zu einem sprunghaftem Wachstum gekommen.  Vor allem Fabriken in Fernost kommen mit den Lieferungen von Halbleitern auch im Jahr 2023 nicht mehr nach. Die Fabriken sind vollständig ausgelastet und teilweise auch überlastet. 

Materialien für die Produktion sind knapp

Eine weitere Herausforderung besteht darin, dass die Materialien, die zur Produktion benötigt werden, noch immer knapp vorhanden sind. Um einen Chip herzustellen, braucht es rund 300 unterschiedliche Stoffe. Ein wichtiger Bestandteil eines jeden Chips ist eine Siliziumscheibe. Diese Siliziumscheiben werden in unterschiedlichen Größen produziert. In den letzten Jahren haben sich verschiedene Fabriken auf die Produktion von Siliziumscheiben mit einer Größe von 300 Millimetern spezialisiert, doch viele Chip-Produzenten produzieren Halbleiter, die nicht auf die Größe von 300 Millimetern ausgelegt sind. Die Lösung besteht darin, neues Equipment in den Fabriken anzuschaffen, damit die Produktion von Chips mit 300 Millimeter Siliziumscheiben erfolgen kann. Doch für diese hoch technologisierten Geräte beträgt die Bestellfrist derzeit mindestens drei bis sechs Monate, teilweise sogar bis zu einem Jahr. Zusätzlich müsste in einer bestehenden Fabrik nicht nur ein Maschinentyp ausgetauscht werden. Durchschnittlich befinden sich 50 verschiedene Maschinentypen in einer Fabrik. 

Halbleiter sind aufwendig in der Herstellung 

Ein Halbleiter braucht je nach Typ zwischen 400 und 1.400 Produktionsschritte bis zur Fertigstellung. Dies dauert zwischen 12 und 20 Wochen. Selbst wenn alles gut geht, braucht es drei Monate ab Bestellung, bis die Auslieferung überhaupt erfolgen kann. Derzeit sprechen Branchen-Insider aber auch bereits von einer Lieferfrist bis zu einem Jahr. 

Hilft es, neue Fabriken zu bauen? 

Der Bau einer Fabrik braucht zwischen zwei bis vier Jahren. Zusätzlich müssten 3.000 bis 6.000 Mitarbeiter angestellt und auch entsprechend ausgebildet werden. Daher löst eine neue Fabrik auch kurzfristig das bestehende Problem nicht. Es dauert einfach zu lange und erfordert Milliarden an Investitionsgeld. Dennoch plant die Halbleiterbranche in den nächsten 10 Jahren rund 3 Billionen Dollar in die Entwicklung neuer Werke sowie in Forschung zu investieren. 

Investitionen müssen gut durchdacht sein 

Momentan platzt die Halbleiterindustrie aus allen Nähten. Doch trotz des Booms müssen Investitionen gut überlegt sein. Ungenutzte Maschinen verursachen immense Kosten. Entscheidend ist also, wie lange der Aufwärtstrend in der Branche anhalten wird. 

Pat Gelsinger, Chef von Intel, glaubt, dass es Jahre dauern werde, ehe Nachfrage und Angebot wieder in Einklang stehen. Derzeit geht er von einem Zeitraum von mindestens zwei Jahren aus.