Egal, ob Sie in letzter Zeit ein neues Auto, eine Waschmaschine, eine Spielekonsole oder andere Dinge gekauft haben, Sie haben wahrscheinlich festgestellt, dass die gewünschten Artikel viel teurer sind als früher – und immer schwieriger zu bekommen finden. Die Preisschilder einiger High-End-Fernseher beispielsweise sind seit dieser Zeit im letzten Jahr um fast 30 Prozent gestiegen, wie Wired kürzlich berichtete. Neuwagen sind so knapp, dass die Kosten für Gebrauchtwagen in die Höhe schnellen, so dass der Preis für einen Saturn, eine seit mehr als einem Jahrzehnt nicht mehr existierende Marke, um mehr als 26 Prozent gegenüber dem Vorjahr gestiegen ist Das Laufwerk .
Also, was ist damit? Allen diesen Produkten ist gemeinsam, dass sie Halbleiter enthalten . Sie werden auch als Mikrochips oder integrierte Schaltkreise bezeichnet und sind zu einem wichtigen Bestandteil der intelligenten Geräte unserer modernen Welt geworden und ermöglichen die unzähligen Wunder, die wir von unserem Besitz erwarten. Und aufgrund der disruptiven Auswirkungen von COVID-19 auf Halbleiterwerke in Asien und der pandemiebedingten Verzerrungen der Verbrauchernachfrage, die die US-Hersteller überrascht haben, gibt es derzeit nicht genug Halbleiter, um herumzukommen.
Und die Krise wird wahrscheinlich noch schlimmer, bevor sie besser wird. Das globale Marktforschungs- und Beratungsunternehmen Gartner prognostizierte kürzlich, dass die weltweite Halbleiterknappheit für den Rest dieses Jahres anhalten wird und dass ein normales Angebot erst im zweiten Quartal 2022 verfügbar sein wird.
„Geschirrspüler, Thermostate, Staubsauger, Kaffeemaschinen und Autos – alles hat Elektronik drin“, erklärt Rob Handfield . Er ist der angesehene Professor der Bank of America University für Supply Chain Management an der North Carolina State University und Direktor der Supply Chain Resource Cooperative der Schule, die den Produktfluss in verschiedenen Branchen untersucht und daran arbeitet, sie zu verbessern.
Die offensichtlichste Ursache für den Mangel war die Störung, die in den letzten anderthalb Jahren durch COVID-19 verursacht wurde. Drei Viertel der weltweiten Halbleiterproduktionskapazitäten befinden sich in Ostasien, und schon früh zwang die Pandemie einige Länder dazu, zusammen mit anderen Unternehmen Halbleiterfertigungsanlagen vorübergehend zu schließen – obwohl andere, wie beispielsweise China, die Arbeitskräfte in der Halbleiterindustrie als zu gering ansahen wichtige Arbeiter, wie BBC News berichtet. Auch der internationale Versand von Elektronik wurde durch die Pandemie behindert. Und vor kurzem droht ein neuer Anstieg der COVID-19-Infektionen in Taiwan, einer der wichtigsten Halbleiterquellen der Welt, die Produktion zu einer Zeit zu beeinträchtigen, in der sie mehr denn je benötigt wird.
Der Mangel an Halbleitern trat zu einer Zeit auf, als die Pandemie-Isolation Millionen zwang, zu Hause zu bleiben und aus der Ferne zu arbeiten und zu spielen. Das stimulierte das Verlangen der Verbraucher nach Elektronik. In Erwartung eines Markteinbruchs haben die Halbleiterhersteller laut Handfield nicht in zusätzliche Kapazitäten investiert. Als stattdessen die Nachfrage anstieg, waren die Chipgießereien – „Fabs“, in der Fachsprache – nicht bereit, sie zu erfüllen. Eine Analyse von McKinsey and Company zeigt, dass Halbleiterhersteller im Jahr 2020 88 Prozent der Kapazität ihrer Werke nutzten, was nicht viel Spielraum lässt, die Produktion schnell hochzufahren, um die Nachfrage zu befriedigen.
Infolgedessen hat sich die Zeit, die für die Ausführung von Bestellungen in einigen Fabriken benötigt wird, laut Handfield von den üblichen 12 Wochen auf 20 bis 22 Wochen verkürzt. „Wenn man sie bestellt, sieht man sie fast sechs Monate lang nicht“, erklärt er.
Inzwischen verkalkulieren sich auch Hersteller, die Halbleiter als Komponenten benötigen. Einige der größten Schmerzen sind im Automobilsektor zu spüren. Heutige Autos und SUVs hängen von Computern ab, um alles zu regulieren, vom Kraftstoff in die Zylinder bis hin zu Bremsen und Lenkung, und laut einem kürzlich erschienenen Artikel der New York Times kann ein High-End-Fahrzeug 3.000 oder mehr Mikrochips enthalten.
Als die Pandemie im vergangenen Frühjahr ausbrach, haben die meisten Autohersteller ihre Prognosen gesenkt, erklärt Brent B. Moritz , außerordentlicher Professor für Supply Chain Management an der Smeal School of Business der Penn State University . Stattdessen „ist die Nachfrage nach Pkw und Lkw höher als erwartet“, erklärt Moritz in einer E-Mail. "Viele Menschen, die auf öffentliche Verkehrsmittel oder Mitfahrgelegenheiten angewiesen sind, wollen ein eigenes Auto."
Ein Brand in diesem Frühjahr bei einem großen japanischen Zulieferer von Chips und elektronischen Modulen für mehrere große Autohersteller hat dazu beigetragen, den Mangel in der Automobilindustrie zu verschärfen, obwohl das Werk laut Moritz wieder kurz vor der vollen Produktion steht.
Das Beheben des Problems wird nicht einfach oder einfach sein. Die Herstellung von Halbleitern, bei der bis zu 20 gemusterte Schaltungsschichten auf ein winziges Stück Silizium geätzt werden können, ist ein komplexer Prozess, wie diese FAQ der Semiconductor Industry Association , einer Handelsgruppe mit Sitz in Washington, DC, erklärt. (Hier erfahren Sie mehr darüber, warum es schwierig ist, die Produktion schnell zu steigern.) Und der Bau der Fabriken, die für diese Aufgaben erforderlich sind, kann laut Handfield zwei bis drei Jahre dauern.
Der US-Senat hat kürzlich einen Gesetzentwurf verabschiedet, der die Wettbewerbsfähigkeit des US-Technologiesektors mit China stärken soll und den einheimischen Halbleiterherstellern 52 Milliarden US-Dollar an Subventionen für Forschung und Entwicklung sowie Fertigung zur Verfügung stellt, berichtet CNBC .
Diese Gesetzgebung, über die noch vom Repräsentantenhaus abgestimmt werden muss, würde der Chipherstellung in den USA, die heute nur noch 12 Prozent der weltweiten Kapazität ausmacht, einen Schub verleihen, gegenüber 37 Prozent im Jahr 1990.) Der Bau neuer Fabriken hier könnte dazu beitragen, eine größeres Angebot an in den USA hergestellten Halbleitern. Aber es hätte keine unmittelbaren Auswirkungen auf die heutige Knappheit.
"Es gibt viele Diskussionen darüber, die Chipherstellung wieder in die USA zu bringen, aber es ist nicht so, dass man einfach eine Fabrik bauen und mit der Herstellung von Chips beginnen kann", erklärt Handfield. Auch Halbleiterhersteller benötigen eigene Lieferketten. Handfield nennt als Beispiel einen großen asiatischen Hersteller mit 2.500 verschiedenen Lieferanten.
"Es ist unwahrscheinlich, dass wir das über Nacht nachbauen können", sagt Handfield.
Während die Pandemie in den USA aufgrund von Impfstoffen zurückgeht, könnte die Nachfrage nach Halbleitern und die daraus resultierende Knappheit noch schlimmer werden.
„Die Kombination aus Konjunkturfonds und der Tatsache, dass die Leute kein Geld für andere Dinge ausgegeben haben – wie Urlaub, Flugreisen, Essen in Restaurants – hat dazu geführt, dass die Leute für Konsumgüter ausgeben wollen, die Chips verwenden, Dinge wie neue Computer, Monitore, Tablets und allerlei Unterhaltungselektronik", erklärt Moritz. "Das belastet die Lieferkette zusätzlich."
Mit Blick auf die Zukunft "wird unser Einsatz von Halbleitern zunehmen", sagt Morris A. Cohen , Panasonic-Professor für Fertigung und Logistik an der Wharton School der University of Pennsylvania. „Das Hinzufügen von Fertigungskapazitäten ist teuer und dauert lange. Je mehr Intelligenz und Rechenleistung wir in Produkte und Dienstleistungen einbetten, desto schwieriger sollte das Problem der Abstimmung von Angebot und Nachfrage werden.“
Auf der positiven Seite erwartet Moritz jedoch, dass Automobilhersteller und andere Hersteller aus der Krise lernen und lernen, zukünftige Vorfälle zu vermeiden.
„Die wahrscheinlich größte Innovation, die derzeit helfen kann, ist der Aufbau von Lieferketten-Resilienz“, sagt Moritz. „Die Autoindustrie war berühmt dafür, Lagerbestände zu reduzieren, doch unter diesen Umständen hat das Streben nach Effizienz und niedrigen Lagerbeständen zu Engpässen geführt. Natürlich sind Lagerbestände nicht der einzige Weg, um Widerstandsfähigkeit aufzubauen, aber über freie Kapazitäten, Flexibilität und gute Lieferantenbeziehungen zu verfügen.“ kann dazu beitragen, zukünftige Engpässe zu mildern. Ich gehe davon aus, dass die Automobilindustrie Halbleiter eher strategisch als als Rohstoff behandeln wird, aber diese Denkweise ist schwer zu durchbrechen."
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Ein Problem, das die Halbleiterknappheit erschwert, besteht darin, dass viele Anwendungen spezialisierte Chips erfordern, was es schwierig macht, die Fertigung an die steigende Nachfrage nach bestimmten Produkten anzupassen. Handfield sagt, eine mögliche Antwort auf dieses Problem sei die Entwicklung anpassbarer Chips, die aus Komponenten bestehen, die auf unterschiedliche Weise zusammengebaut werden könnten. Dieses Konzept, warnt er, "hat sich noch nicht in irgendeiner Form verwirklicht."
