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„Kein Ende in Sicht“: Alles Wissenswerte über die große Mikrochip-Knappheit

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Seit Ende letzten Jahres herrscht ein gravierender Mangel an Mikrochips, der sich nun auf Industrien auf der ganzen Welt auswirkt

Eine Auswahl an Mikrochips

Wie groß ist der Mangel? So etwas habe ich noch nie gesehen, twitterte Teslas Elon Musk letzten Monat. Seit Ende 2020 ist die Welt mit einem unerwarteten Mangel an Mikrochips konfrontiert – den winzigen integrierten Schaltkreisen, die heute in praktisch jedem hergestellten Gerät mit Batterie oder Stecker zu finden sind – vom Toaster über den Fernseher bis zum Airbag bis zum Kampfjet.

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Die Knappheit zeigte sich erstmals in der anspruchsvollen Unterhaltungselektronik: Spielekonsolen wie die PlayStation 5 und die neue Xbox hatten große Auftragsbestände; Die Preise für Computergrafikkarten sind in die Höhe geschossen. Aber weil Halbleiterchips so allgegenwärtig sind, sind viele Branchen betroffen.

Die Autoindustrie ist am stärksten betroffen. Moderne Autos können leicht 3.000 Chips enthalten, und der Mangel hat die Fahrzeugmontagelinien auf der ganzen Welt verlangsamt: Die weltweite Produktion wird in diesem Jahr um vier Millionen Autos, fast 5 %, sinken.

Warum passiert es?

In den besten Zeiten sind die Lieferketten für Chips schwer aufrechtzuerhalten: Es ist eine Branche, die anfällig für Überschwemmungen und Engpässe ist. Fertigungsanlagen (Fabs) für fortschrittliche Chips gehören zu den komplexesten Fertigungsanlagen der Welt, deren Bau mehrere zehn Milliarden Dollar kostet. Laser drucken Milliarden von Transistoren auf winzige Bereiche von Siliziumwafern; Es kann drei bis vier Monate dauern, bis aus einem großen Siliziumwafer ein brauchbarer Chipsatz wird.

Die Branche schwankt also tendenziell zwischen Unter- und Überangebot, was Ökonomen als Kreislauf bezeichnen: Wie bei Zuchtschweinen gibt es Produktionsverzögerungen. Die Hersteller investieren, wenn die Preise hoch sind, und stellen fest, dass ihnen zu viel Kapazität bleibt, wenn es endlich in Betrieb geht. Aktuell geht der Trend in der Branche jedoch gnadenlos aus: Green Tech, Cloud Computing, 5G, Künstliche Intelligenz, Kryptowährung, Robotik – all diese Wachstumsfelder fressen Chips. Und die Pandemie hat dazu beigetragen, den perfekten Sturm zu erzeugen.

Mikrochip am Finger
Welche Auswirkungen hatte die Pandemie?

Es hat viele Fabs vorübergehend geschlossen. Gleichzeitig führten die starke Zunahme der Heimarbeit und die steigende Nachfrage nach Home Entertainment zu einem Anstieg der Nachfrage nach Elektronik. Der PC-Absatz stieg im vergangenen Jahr um 13 %. Allein in New York City kaufte das Bildungsministerium 350.000 iPads. Videoanrufe bedeuteten, dass Rechenzentren mehr Kapazität benötigten.

Und während der schlimmsten Zeit der Pandemie brachen die Autokäufe ein. Während also Elektronikkonzerne alle verfügbaren Produktionskapazitäten aufkauften, stornierten Autohersteller ihre Bestellungen. Doch als die Automobilhersteller später wieder bereit waren, die Produktion wieder hochzufahren, standen sie ganz hinten in der Schlange: Bis zu sechs Monate kann es dauern, bis Mikrochip-Fabs die Produktion bestimmter Chiptypen wieder aufnehmen.

Wie wirkt sich das auf uns aus?

Das Angebot an zum Verkauf stehenden Autos soll im Laufe dieses Jahres wegen des Mangels eingeschränkt werden, warnte der führende britische Autohändler Pendragon letzte Woche. Da weniger Autos zu verkaufen sind, werden die Preise steigen; und hochwertige elektronische Funktionen wie Navigationssysteme oder zusätzliche Bildschirme werden weggelassen, um das Angebot an Chips weiter auszudehnen.

In der Elektronikbranche sind die Handelspreise für Computerspeicher seit Anfang 2020 um rund 30 % gestiegen, was die Kosten für Artikel wie Laptops und Drucker in die Höhe treibt. HP hat die Preise für Verbraucher-PCs innerhalb eines Jahres um 8 % und für Drucker um mehr als 20 % erhöht. Auch die Preise für Fernseher, Smartphones und Haushaltsgeräte dürften steigen. Die Chipknappheit beunruhigt auch die Regierungen.

Warum machen sich Regierungen Sorgen?

Chips sind heute ein so entscheidender Bestandteil vieler strategischer Technologien – von Verteidigungssystemen über Cybersicherheit bis hin zu erneuerbaren Energien –, dass ihre Herstellung zu einem großen geopolitischen Thema geworden ist: Politiker sagen, Chips seien das neue Öl. Sie wurden in den USA erfunden, und ein Großteil des hochmodernen Designs findet noch immer dort statt, aber rund 80 % der Produktion findet heute in Asien statt, weil die Kosten niedriger sind: hauptsächlich in Taiwan, Südkorea und China.

Der mengenmäßig größte Produzent der Welt ist TSMC in Taiwan. Intel, mit Sitz in Kalifornien, ist der umsatzstärkste. Zusammen mit Samsung aus Südkorea dominieren diese Unternehmen High-End-Spezialchips. China ist jedoch in der Lage, bis 2030 der größte Produzent zu werden: Sein jüngster Fünfjahresplan sieht das Ziel vor, bis 2025 70 % seines Halbleiterbedarfs zu decken. Auf Europa entfallen weniger als 10 % der weltweiten Chipproduktion.

Joe Biden hält einen Mikrochip hoch

Joe Biden hält einen Mikrochip hoch, als er während eines Treffens mit Mitgliedern des Repräsentantenhauses und des Senats über Unterbrechungen der Lieferkette aufgrund des Coronavirus im Oval Office im Februar 2021 spricht

SAUL LOEB/AFP über Getty Images

Was tun die Regierungen dagegen?

Im vergangenen Monat verabschiedete der US-Senat den Innovation and Competition Act, einen Gesetzentwurf in Höhe von 250 Milliarden US-Dollar, der die US-Halbleiterproduktion zusammen mit wissenschaftlicher Forschung und anderen strategischen Technologien ankurbeln soll.

Im März legte die Europäische Kommission einen ehrgeizigen Plan vor, um ihren Anteil am globalen Halbleitermarkt bis 2030 auf 20 % zu steigern, und stellte 160 Milliarden US-Dollar ihres Covid-Wiederherstellungsfonds für Technologieprojekte bereit. Das Vereinigte Königreich hat seit langem eine starke Präsenz im Designbereich der Branche, aber nur wenige Hersteller; Newport Wafer Fab, Großbritanniens größter Chiphersteller, wurde von Nexperia, einem chinesischen Unternehmen, übernommen.

Wie lange wird der Mangel andauern?

Ein Ende ist nicht in Sicht. Intel-Chef Pat Gelsinger sagte, dass es seiner Meinung nach zwei Jahre dauern könnte, bis die Produktion hochgefahren werden kann. Der Mangel werde wahrscheinlich noch einige Jahre andauern, sagte Michael Dell, CEO von Dell Technologies, Anfang des Jahres. Unternehmen wie TSMC, Samsung und Intel investieren alle massiv.

Aber selbst wenn auf der ganzen Welt Chipfabriken gebaut werden, brauche es Zeit, sagt Dell. Viele Unternehmen prüfen ihre Lieferketten: Tesla erwägt direkt den Kauf einer Chip-Anlage. Die Hightech-Industrien werden sich voraussichtlich gegen Ende dieses Jahres zuerst erholen. Autos und Haushaltsgeräte, die billigere, ältere Chips verwenden, werden länger brauchen: Sie sind für die Hersteller nicht so rentabel, daher gibt es keinen Anreiz für sie, zu investieren. Produktverzögerungen und Teileknappheit werden noch einige Zeit andauern.

Der Siegeszug des Mikrochips

Ein Mikrochip ist eine Ansammlung von einigen hundert bis zu mehreren zehn Milliarden winziger Schaltkreise auf einem kleinen Siliziumwafer. Silizium ist ein Halbleiter – es kann Strom entweder leiten oder ihn enthalten. Auf einem Chip sind Siliziumtransistoren Miniaturschalter, die durch elektronische Signale ein- und ausgeschaltet werden können. Computer laufen mit Binärcode. Transistoren spiegeln dies wider: Die im Binärformat verwendeten Ziffern 1 und 0 repräsentieren die Ein- und Aus-Zustände eines Transistors. Im Wesentlichen besteht die Aufgabe des Chips darin, Elektronen auf eine vom Computercode vorgeschriebene Weise hin und her zu transportieren. Alle Daten auf Computern – Zahlen, Bilder, Musik, Bilder – werden auf diese Weise gespeichert und verarbeitet.

Mitarbeiter des japanischen Mikroprozessorherstellers Renesas Electronics im Juni 2021

Mitarbeiter des japanischen Mikroprozessorherstellers Renesas Electronics im Juni 2021

KAZUHIRO NOGI/AFP via Getty Images

Die Erfindung dieses Transistors in den Bell Labs in New Jersey im Jahr 1947 und seine zunehmende Miniaturisierung ist das Rückgrat der modernen Elektronik. Das Mooresche Gesetz, das vom Chip-Pionier Gordon Moore geprägt wurde, besagt, dass sich die Anzahl der Transistoren auf einem Chip etwa alle zwei Jahre verdoppelt, wodurch Computer immer leistungsfähiger werden.

Die modernen Chips von heute sind schwindelerregend komplex: Laser prägen Schaltkreise mit einer Breite von nur 12 Nanometern, die Länge eines Fingernagels wächst in 12 Sekunden. Transistoren gelten als die am häufigsten hergestellten Gegenstände der Weltgeschichte. Die Zahl der weltweit verkauften Mikrochips erreichte im April einen Rekordwert von fast 100 Milliarden.

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