Chiphersteller an Autohersteller: Zeit, aus der Halbleiter-Steinzeit herauszukommen

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Fortuna

17. September 2021

Wenn es um die elektronischen Schaltkreise geht, die unser tägliches Leben antreiben, ist das Auto gleichzeitig das teuerste Konsumgut der Welt und dasjenige, das mit den billigsten Halbleiterchips läuft.

Das Mooresche Gesetz der immer stärkeren Miniaturisierung hat die Automobilindustrie scheinbar nie erreicht. Dutzende von Chips, die von elektronischen Bremssystemen bis hin zu Airbag-Steuergeräten zu finden sind, basieren auf veralteter Technologie, die oft mehr als ein Jahrzehnt alt ist. Sie verwenden vergleichsweise einfache Transistoren, die zwischen 45 und 90 Nanometer groß sein können und damit viel zu groß - und zu primitiv - sind, um für heutige Smartphones geeignet zu sein.

Als die Pandemie ausbrach, wurde die Nachfrage nach Ersatz für teure Produkte wie neue Autos zurückgedrängt, während die Verkäufe aller Arten von Haushaltsgeräten in die Höhe schnellten. Als sich der Automarkt Monate später wieder erholte, hatten die Chip-Hersteller ihre Kapazitäten bereits umgeschichtet.

Jetzt sind diese Prozessoren Mangelware und die Chiphersteller fordern die Autohersteller auf, endlich aufzuwachen und sich den 2010er Jahren anzuschließen.

"Ich werde ihnen so viele Intel 16 [Nanometer] Chips machen, wie sie wollen", sagte Intel-Chef Pat Gelsinger letzte Woche gegenüber Fortune während seines Besuchs einer Autoindustriemesse in Deutschland.

Die Autohersteller haben ihn mit Anfragen bombardiert, in brandneue Produktionskapazitäten für Halbleiter zu investieren, deren Design bestenfalls dem Stand der Technik entsprach, als das erste Apple iPhone auf den Markt kam.

"Das macht weder wirtschaftlich noch strategisch Sinn", sagte Gelsinger, der auf die Automesse gekommen war, um die Autohersteller davon zu überzeugen, dass sie sich von der fernen Vergangenheit verabschieden müssen. "Anstatt Milliarden für neue 'alte' Fabriken auszugeben, sollten wir lieber Millionen ausgeben, um die Migration von Designs zu modernen Fabriken zu unterstützen."

Das 'Warum' von Autochips

Der brutale Kostendruck, den die Automobilhersteller auf ihre Zulieferer ausüben, die die Chips für ihre verschiedenen Komponenten beziehen, ist sicherlich ein Grund dafür, dass die von ihnen verwendeten Prozessoren meist Massenware sind. Aber das ist nicht der einzige Grund: Die Zuverlässigkeit spielt eine große Rolle.

Die meisten Systeme in Autos sind sicherheitskritisch und müssen in praktisch jeder Situation funktionieren, unabhängig von Temperatur, Feuchtigkeit, Vibrationen und sogar kleinen Straßenabfällen. Wenn so viel auf dem Spiel steht, ist Altbewährtes besser als Neues und Verbessertes.

"Vieles davon hat einfach damit zu tun, dass es sich um bewährte Designs handelt", erklärt Gelsinger, dersich derzeitunter um Subventionen für den Bau der modernsten Chipfabrik in Europa bemüht.

Anders als Intel kann Qualcomm nicht direkt helfen, indem es in den Ausbau der Kapazitäten investiert. Stattdessen ist das US-Unternehmen ein fabrikloser Chiphersteller, was bedeutet, dass es auf spezielle Auftragsfertiger, sogenannte Foundries, angewiesen ist, die seine Halbleiter für es herstellen - und genau dort ist der Engpass am akutesten.

"Für die Foundries ist die Investition in die alte Technologie viel weniger attraktiv, denn früher oder später wird es eine Migration zur neuen Technologie geben", sagte Enrico Salvatori, Präsident von Qualcomm Europe, in einem Interview.

Er arbeitet auch mit der Autoindustrie zusammen, um den Übergang zu beschleunigen, aber er räumt ein, dass dies keine einfache Lösung ist.

"Die neuen Technologien sind nicht Pin-zu-Pin-kompatibel, es ist kein Plug-and-Play", sagte Salvatori. "Sie müssen die Schaltung neu entwerfen, eine neue Platine bauen, die möglicherweise neu zertifiziert werden muss; vielleicht gibt es Auswirkungen auf die Mechanik, die sich dann auf das Fahrgestell des Autos auswirken könnten. Es ist also ein Dominoeffekt von Maßnahmen erforderlich."

Versorgungsengpässe

Die ersten Warnzeichen über eine kommende Chip-Versorgungskrise kamen im Dezember 2020, aber die Probleme sollten die Autoproduktion zunächst nur für kurze Zeit beeinträchtigen, da die Chip-Hersteller ihre Produktion wieder auf die Autohersteller ausrichteten. Vorlaufzeiten von sechs Monaten sind oft erforderlich, da die nanoskopischen Schaltkreise auf einem Chip in einer Reihe von mühsamen, wochenlangen Produktionsschritten auf Siliziumsubstrate gedruckt werden.

Die Verknappung wurde erst durch eine Kette von unzusammenhängenden Ereignissen akut, die die Versorgung mit Rohchip-Wafern direkt an der Quelle einschränkten. Zunächst verursachte ein Kälteeinbruch im Winter Stromausfälle in texanischen Chipfabriken, die von Infineon, NXP und Samsung betrieben werden, bevor ein ungewöhnlicher Brand im März bei dem wichtigen japanischen Zulieferer Renesas das Problem noch verschärfte. Schließlich brachte ein COVID-Ausbruch die nachgelagerte Versorgung in Malaysia und Vietnam zum Erliegen, einem Niedriglohnland, in dem Chips für den endgültigen Versand zu fertigen Produkten verpackt werden.

Infolgedessen könntenlaut dem Marktforschungsunternehmen AutoForecast Solutions bis zu 9,4 Millionen Autos, d.h. mehr als ein Zehntel der Produktion der Branche vor der Pandemie, aus den Produktionsplänen gestrichen werden, .

"Wegen eines 50-Cent-Chips können wir kein Auto bauen, das für 50.000 Dollar verkauft wird", sagte Murat Aksel, Leiter der Beschaffung bei Volkswagen Group, während eines Pressegesprächs in München letzte Woche.

Wenn es nach den Halbleiterherstellern wie Intel und Qualcomm geht, sind die Tage der Autoindustrie, die sich auf diese billigen Standardchips verlassen, jedoch gezählt.