Angesichts der Pandemie haben Engpässe und Lieferkettenprobleme praktisch jede Branche blockiert, von der Fertigung bis zum Transport.Ein wichtiges betroffenes Produkt sind Halbleiter, etwas, das Sie den ganzen Tag über verwenden, auch wenn Sie es nicht merken.Während es leicht ist, diese Branchenprobleme zu ignorieren, betrifft Sie die Halbleiterknappheit auf mehr Weise, als Sie vielleicht erwarten.
Was ist ein Halbleiter und wie wird er hergestellt?
Halbleiter, auch bekannt als Chips oder Mikrochips, sind winzige elektronische Teile, die Milliarden von Transistoren in sich beherbergen.Die Transistoren erlauben oder verbieten Elektronen, sie zu passieren.Die Chips sind in Tausenden von Produkten wie Telefonen, Geschirrspülern, medizinischen Geräten, Raumschiffen und Autos zu finden.Sie fungieren als „Gehirn“ unserer Elektronik, indem sie Software ausführen, Daten manipulieren und Funktionen steuern.
Die Herstellung eines einzelnen Chips dauert über drei Monate in der Produktion, umfasst über tausend Schritte und erfordert riesige Fabriken, staubfreie Räume, Millionen-Dollar-Maschinen, geschmolzenes Zinn und Laser.Dieses Verfahren ist sowohl äußerst langwierig als auch teuer.Um beispielsweise das Silizium überhaupt in eine Chipherstellungsmaschine einzubringen, wird ein Reinraum benötigt – so sauber, dass ein Staubkorn Millionen von Dollar an verschwendeter Arbeit verursachen kann.Die Chipfabriken laufen rund um die Uhr, und der Bau einer Fabrik der Einstiegsklasse kostet aufgrund der erforderlichen Spezialausrüstung etwa 15 Milliarden US-Dollar.Um keine Geldverluste zu vermeiden, müssen die Chiphersteller mit jeder Anlage einen Gewinn von 3 Milliarden US-Dollar erwirtschaften.
Halbleiter-Reinraum mit bernsteinfarbenem LED-Schutzlicht.Bildnachweis: REUTERS
Warum gibt es einen Mangel?
Viele Faktoren in den letzten anderthalb Jahren haben zusammengenommen, um diesen Mangel zu verursachen.Der komplizierte und teure Prozess der Chipherstellung ist eine der Hauptursachen für die Knappheit.Infolgedessen gibt es nicht viele Chipherstellungsanlagen auf der Welt, sodass ein Problem in einer Fabrik einen Dominoeffekt in der gesamten Branche hat.
Die größte Ursache für den Mangel ist jedoch auf die COVID-19-Pandemie zurückzuführen.Erstens schlossen viele Fabriken zu Beginn der Pandemie, was bedeutete, dass die für die Chipherstellung benötigten Lieferungen für einige Monate nicht verfügbar waren.Mehrere Branchen, die mit den Chips zu tun haben, wie Versand, Fertigung und Transport, waren ebenfalls mit Arbeitskräftemangel konfrontiert.Darüber hinaus wünschten sich mehr Verbraucher Elektronik angesichts der Maßnahmen, zu Hause zu bleiben und von zu Hause aus zu arbeiten, was dazu führte, dass sich Bestellungen, die Chips erforderten, häuften.
Darüber hinaus führte COVID dazu, dass asiatische Häfen für einige Monate geschlossen wurden.Da 90 % der Elektronik weltweit über den chinesischen Hafen von Yantian geleitet werden, verursachte diese Schließung ein großes Problem beim Versand von Elektronik und Teilen, die für die Chipherstellung benötigt werden.
Die Folgen des Renesas-Feuers.Bildnachweis: BBC
Als ob all die COVID-bezogenen Probleme nicht genug wären, haben auch verschiedene Wetterprobleme die Produktion gehemmt.Das japanische Renesas-Werk, das etwa ⅓ der in Autos verwendeten Chips herstellt, wurde im März 2021 durch einen Brand schwer beschädigt, und der Betrieb wurde erst im Juli wieder normal.Winterstürme in Texas Ende 2020 zwangen einige der ohnehin schon wenigen Chipfabriken Amerikas, die Produktion einzustellen.Schließlich führten Anfang 2021 schwere Dürren in Taiwan, dem führenden Land der Chip-Produktion, zu einer Verlangsamung der Produktion, da die Chip-Produktion viel Wasser benötigt.
Wie wirkt sich der Mangel auf Sie aus?
Die schiere Menge der täglich verwendeten Verbraucherprodukte, die Halbleiterchips enthalten, macht die Schwere des Mangels deutlich.Die Gerätepreise werden wahrscheinlich steigen und andere Produkte werden verzögert.Es gibt Schätzungen, dass die US-Hersteller in diesem Jahr mindestens 1,5 bis 5 Millionen Autos weniger herstellen werden.Zum Beispiel kündigte Nissan an, aufgrund der Chipknappheit 500.000 Fahrzeuge weniger herzustellen.General Motors hat Anfang 2021 sogar alle drei seiner nordamerikanischen Werke vorübergehend geschlossen und Tausende von Fahrzeugen geparkt, die bis auf die benötigten Chips fertiggestellt sind.
General Motors schloss wegen Halbleiterknappheit
Bildnachweis: GM
Unternehmen der Unterhaltungselektronik haben aus Vorsicht zu Beginn der Pandemie Chips gelagert.Im Juli gab Apple-CEO Tim Cook jedoch bekannt, dass die Chipknappheit die iPhone-Produktion wahrscheinlich verzögern wird und sich bereits auf die Verkäufe von iPads und Macs ausgewirkt hat.Sony räumte ebenfalls ein, dass sie mit der Nachfrage nach der neuen PS5 nicht Schritt halten können.
Haushaltsgeräte wie Mikrowellen, Geschirrspüler und Waschmaschinen waren bereits schwieriger in der Anschaffung.Viele Haushaltsgerätehersteller wie Electrolux können die Nachfrage nach all ihren Produkten nicht decken.Smart Home-Geräte wie Video-Türklingeln sind gleichermaßen gefährdet.
Da die Weihnachtszeit fast bevorsteht, ist Vorsicht geboten, nicht die große Vielfalt elektronischer Optionen zu erwarten, an die wir in typischen Jahren gewöhnt sind – Warnungen „nicht vorrätig“ können immer häufiger vorkommen.Es besteht der Drang, im Voraus zu planen und nicht zu erwarten, Produkte sofort zu bestellen und zu erhalten.
Wie sieht die Zukunft des Mangels aus?
Bei der Halbleiterknappheit ist ein Licht am Ende des Tunnels.Zunächst einmal beginnen sich die Schließungen von Fabriken und der Arbeitskräftemangel aufgrund von COVID-19 zu lindern.Große Unternehmen wie TSMC und Samsung haben außerdem gemeinsam Milliarden von Dollar zugesagt, um in Kapazitäten für die Lieferkette und Anreize für Chiphersteller zu investieren.
Eine wichtige Erkenntnis aus diesem Mangel ist die Tatsache, dass die Abhängigkeit von Taiwan und Südkorea verringert werden muss.Derzeit stellt Amerika nur etwa 10 % der verwendeten Chips her, was die Versandkosten und den Zeitaufwand für die Chips aus Übersee erhöht.Um dieses Problem anzugehen, versprach Joe Biden, den Halbleitersektor mit einem im Juni eingeführten Gesetz zur Technologiefinanzierung zu unterstützen, das 52 Milliarden US-Dollar für die US-Chipproduktion bereitstellt.Intel gibt 20 Milliarden Dollar für zwei neue Fabriken in Arizona aus.Der Militär- und Raumfahrt-Halbleiterhersteller CAES erwartet, seine Belegschaft im nächsten Jahr erheblich zu erweitern, wobei der Schwerpunkt darauf liegen wird, auch Chips aus US-Werken zu beziehen.
Dieser Mangel schockierte die Branche, warnte sie aber auch vor zukünftigen Problemen mit der steigenden Nachfrage nach Artikeln, die viele Halbleiter erfordern, wie Smart Homes und Elektrofahrzeuge.Es wird hoffentlich eine Art Warnung für die Chipproduktionsindustrie beherzigen und zukünftige Probleme dieses Kalibers verhindern.
Um mehr über die Herstellung von Halbleitern zu erfahren, streamen Sie „Semiconductors in Space“ von Tomorrow's World Today auf SCIGo und Discovery GO.
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Postzeit: 28. Juli 2022