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Chips und Halbleiter: Funktion, Systemrelevanz, Branchenkrise & Co.

Chips und Halbleiter: Funktion, Systemrelevanz, Branchenkrise & Co.
Gorodenkoff Productions OU
Inhaltsverzeichnis

Halbleiter und elektronische Bauteile kommen in immer mehr Bereichen des täglichen Lebens zum Einsatz. Ein Beispiel ist die Entwicklung des autonom fahrenden Autos, wofür eine völlig neue Dimension von intelligenten Elektronik-Chips benötigt wird.

Auch das sogenannte Smart-Home, intelligente Mini-Computer, die am Körper getragen werden und das Internet der Dinge stehen erst am Anfang der Entwicklung. Selbst in der Medizin kommen immer mehr Halbleiter zum Einsatz. Der komplett vernetzte Patient, der automatisch ständig elektronisch überwacht wird, ist mittlerweile keine utopische Zukunftsvision mehr.

In Japan wird sogar in der Altenpflege bereits mit Robotern experimentiert. Durch die zunehmende Digitalisierung unserer Welt dringen die Chip-Hersteller ständig in neue Lebensbereiche vor.

Was sind Chips und Halbleiter überhaupt?

Chips, auch Mikrochips genannt, sind zentrale Bestandteile aller elektronischen Geräte. Sie bestehen aus Halbleitern, die eine elektrische Leitfähigkeit zwischen Leitern und Nichtleitern herstellen. Chips sind hochkomplexe elektronische Schaltungen, die das Kernstück vieler elektronisch gesteuerter Geräte bildet.

Halbleiter sind der Grundbestandteil von Chips, daher werden diese beiden Begriffe häufig synonym verwendet. Halbleiter sind systemrelevant: Durch mehrere verknüpfter Schichten von Halbleitern entstehen Transistoren, deren Leitfähigkeit man steuern kann.

Die Herstellung dieser Halbleiter ist hochkomplex. Di Halbleiterindustrie stellt Halbleiterbauelemente (u.a. Dioden, Transistoren und Leuchtdioden) sowie Halbleiterspeicher her.

Das sind die 10 größten Chip-Hersteller der Welt

Chip-Branche: Forschung ist der Schlüssel zum Erfolg

Neue Einsatzbereiche verlangen nach neuen Lösungen der Chip-Hersteller. Die Bauteile werden immer kleiner und leistungsfähiger. Ein besonderer Fokus liegt in der Vernetzung verschiedener Systeme. Die Halbleiter-Hersteller müssen deshalb ständig in neue Fertigungs-Stätten investieren.

Dank hoher Forschungs-Ausgaben hat sich Applied Materials als einer der zuverlässigsten Partner und Zulieferer für die Hersteller von Elektronik-Bauteilen etabliert und profitiert von einer guten Auftragslage. Die Ausrüstungen und Maschinen des Unternehmens erfreuen sich großer Beliebtheit. Unter dem Strich werden die neuen Chancen in vielen Lebensbereichen den Rückgang im klassischen PC-Geschäft auffangen.

Wachstumstreiber sind das Internet der Dinge und sogenannte „Wearables“. Dabei handelt es sich um Mini-Computer, die am Körper getragen werden und beispielsweise Daten zur Bewegung oder zur Ernährung aufzeichnen.

Das Potenzial verdeutlicht eine einfache Zahl: Der Umsatz mit Halbleitern für Wearables betrug 2013 lediglich rund 15 Mio. $. Bis 2019 werden es laut der Studie 7 Mrd. $ pro Jahr sein.

Lesetipp: Bosch expandiert: Halbleiter-Produktion bekommt Zuwachs

Technologie: Halbleiter sind ein Schlüsselbauteil

Was im asiatischen Raum schon Routine ist, findet mit der Ankündigung des iPhone X auch in Europa und Amerika Einzug in den Alltag: die Gesichts-Erkennung. Hersteller ringen um die Technologieführerschaft rund um das Thema maschinelles Sehen.

Während wir zukünftig unser Smartphone mit fortgeschrittenem 3D-Gesichts-Scanner entsperren werden, erzielt die Branche auch Fortschritte im Bereich des autonomen Fahrens. Ob Kamera-, Radar-, Ultraschall-Sensoren oder Laser-Scanner, das Herz jeder dieser Technologien bilden Halbleiter.

Von der anziehenden Nachfrage wird vor allem der Weltmarktführer von Ausrüstungen und Maschinen, mit denen Wafer hergestellt werden, profitieren. Wafer sind rund 1 mm dicke Scheiben, die das Grundprodukt für elektronische Bauteile, primär Halbleiter, bilden. Applied Materials ist unser Branchen-Favorit.

Chips und Kryptowährungen: Wenn virtuell real wird

Sie sind in aller Munde – exotische Geschäftszweige entstehen, und viele versprechen sich schnellen Reichtum: Die Rede ist von Krypto-Währungen. Besonders im Bereich der virtuellen Währungs-Spekulation ist der Glaube ausschlaggebender als ein zugrundeliegender Wert.

Und doch haben virtuelle Währungen dennoch Einfluss auf die Realwirtschaft, allen voran die Halbleiter-Branche. Denn im Hintergrund stehen leistungsstarke Server-Zentren, die den Code für neue „Coins“ schreiben. Zentraler Baustein dieser Rechensysteme sind Grafikkarten.

Autoindustrie: Chipmangel bremst die Produktion

Die Autoindustrie wird seit dem vergangenen Jahr vom Halbleitermangel gebremst. Während des ersten Lockdowns haben die Hersteller ihre Produktion deutlich heruntergefahren. Entsprechend sank der Bedarf an Halbleitern. Die Nachfrage aus der Unterhaltungsindustrie zog dagegen kräftig an. Und als dann die Autoindustrie überraschend schnell die Trendwende einleitete, standen nicht mehr ausreichend Halbleiter zur Verfügung. Wann sich die Lage wieder normalisiert, ist derzeit noch nicht absehbar.

Experten zufolge könnte sich die Knappheit sogar zum Dauerproblem entwickeln und noch 2024 spürbar sein. Denn die Autoindustrie spielt als Abnehmer nur eine untergeordnete Rolle. Entsprechend schwach ist ihre Marktmacht gegenüber den Halbleiter-Herstellern. Einige Autobauer wie Peugeot helfen sich bereits mit dem Einbau analoger Teile wie Tachometer mit Zeiger.

Automobilbau: In der Halbleiter-Krise ist noch kein Ende in Sicht

Gründe für den Lieferengpass von Halbleitern

Ein Grund für die Krise ist die Tatsache, dass die Halbleiter- Industrie vorrangig die Smartphone- und Computer- Hersteller beliefert. Denn 90% ihrer Kunden kommen aus diesen beiden Bereichen. Hinzu kommt, dass die asiatischen Halbleiter-Hersteller vorrangig die heimischen Märkte bedienen. Schuld an der Situation, so Ferdinand Dudenhöffer, haben aber auch die Hersteller selbst. Um die Kosten niedrig zu halten, haben sie zu selten feste Abnahmemengen über mehrere Jahre vereinbart. Und jetzt, da alle Autohersteller große Mengen an Halbleitern möglichst schnell benötigen, schießen die Preise in die Höhe, weil jeder bevorzugt behandelt werden will.

Die Folgen des Lieferengpasses

Die Folgen der Lieferprobleme sind ein deutlicher Rückgang der Fahrzeugproduktion sowie erhebliche Zusatzkosten für Material und Logistik.

Alle Regionen werden sich auch 2022 negativ entwickeln, allerdings unterschiedlich. Die Schätzungen lauten für Europa minus 9,1% auf 16,8 Mio. Fahrzeuge, darunter für Deutschland minus 10,6% auf 3,6 Mio., für Amerika minus 7,1% auf 16,1 Mio., darunter für die USA minus 6,7% auf 9,2 Mio., für Asien und den Rest der Welt minus 8,9% auf 43,1 Mio., darunter für China minus 11,3% auf 26 Mio. E-Autos sind von den Lieferengpässen besonders betroffen, weil in ihnen etwa die zehnfache Menge an Halbleitern steckt wie in einem Diesel- oder Benziner-Modell. Experten gehen davon aus, dass den Herstellern durch die Halbleiterkrise im laufenden Jahr Umsätze in Höhe von rund 210 Mrd. $ entgehen.

Die Ladeinfrastruktur und Batterieversorgung müssen deutlich ausgebaut werden

Die geringe Reichweite hält immer noch viele Konsumenten vom Kauf eines elektrifizierten Fahrzeugs ab. Die Zahl der Ladepunkte nimmt zwar kontinuierlich zu, der Bedarf wird aber auch deutlich steigen. Immerhin sollen 2030 bis zu 30 Mio. elektrifizierte Autos auf Deutschlands Straßen fahren. Expertenschätzungen zufolge werden Ende des Jahrzehnts 440.000 bis 843.000 Ladepunkte benötigt.

Auch im Bereich Batterieentwicklung besteht noch reichlich Handlungsbedarf. Denn die Halbleiter-Krise zeigt, dass die Hersteller den Aufbau eigener Batteriefabriken forcieren müssen, um sich von Asien unabhängig zu machen. Allerdings muss auch die Versorgung mit Batterie-Rohstoffen gesichert werden. Es besteht die Gefahr, dass die Nachfrage das Angebot übersteigen wird. Dies würde das geplante Absatzwachstum von E-Autos bremsen.

Die deutschen und US-Autobauer haben die Nase vorn

Der Mangel an elektronischen Bauteilen und Rohstoffen sowie die Engpässe in der Lieferkette verschonen keinen Autobauer. Die deutschen und US-Autobauer haben die Probleme jedoch bisher vergleichsweise gut gemeistert.