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Globale Chip-Knappheit, was steckt dahinter?

Immer wieder machen dieser Tage News bezüglich einer globalen Chip-Knappheit die Runde. Oft eher in der zweiten oder dritten Reihe der News zu finden, lassen solche Neuigkeiten wohl viele kalt. Uns hingegen lässt das Thema natürlich sofort aufhorchen. Schauen wir uns also mal die Lage am globalen Chipmarkt etwas genauer an.

Ein Snapdragon SoC in seine Komponenten unterteilt

Mikrochip, Grundlagen

Noch mal einen Schritt zurück, worum geht es hier eigentlich? Um die globale Chip-Knappheit. “Chip” bezieht sich dabei auf Mikrochips und damit um die Grundlage unserer modernen Welt. Mikrochip ist ein Überbegriff für alle möglichen Arten von integrierten Schaltkreisen. Für uns besonders Wichtig sind SoCs. Unter einem SoC versteht man ein “System on a Chip” also ein ganzes System auf einem Chip. So ein SoC treibt jedes Smartphone an und verknüpft die Aufgaben verschiedener Recheneinheiten, wie etwa Prozessor, Grafikeinheit oder KI-Einheit auf einem einzelnen Chip. Grundlage dafür ist eine Vielzahl kleiner Transistoren, bestehend aus speziellen Materialien, maßgeblich Silizium. Die genaue Funktionsweise eines Prozessors hat euch Lukas in einem extra Artikel bereits umfangreich aufbereitet. Hier beschäftigen wir uns mit der Produktion solcher Chipsätze.

Der Riese im Hintergrund, TSMC

Doch genug zu den technischen Einzelheiten, die sind an dieser Stelle gar nicht so ausschlaggebend. Viel wichtiger ist, wer diese ganzen Mikrochips produziert. Die weltweit größten Hersteller sind Intel, Samsung und TSMC (Taiwan Semiconductor Manufacturing Company). Während man die ersten beiden Namen kennt, ist letzterer wohl vielen kein Begriff. Zu Unrecht, denn TSMC spielt eine Schlüsselrolle bei der Chipproduktion.

TSMC ist ein taiwanisches Unternehmen und die weltweit größte “Foundry” – der weltweit größte Auftrags-Chiphersteller. Andere deutlich bekanntere Firmen lassen ihre Chips bei TSMC fertigen. Schauen wir uns mal eine Schätzung für SoC Verkäufe in diesem Jahr an:

Marktanteil SoCs

Es dominieren Qualcomm, MediaTek und vielleicht noch Apple. Insbesondere Qualcomm und MediaTek werden gerne mal als Chipproduzenten dargestellt, was so allerdings nicht richtig ist. Es handelt sich bei beiden um sogenannte “Fabless” Unternehmen. Qualcomm und MediaTek entwerfen zwar sehr wohl ihre Chips, geben die wirkliche Produktion aber weiter. Bei der Frage danach wohin stößt man schnell auf eine kleine Insel im Osten Chinas. Auf die kleine Republik China (Taiwan) und auf TSMC. TSMC produziert den Großteil der Chips für Apple, MediaTek, Qualcomm und viele andere große Namen, wie etwa AMD.TSMC Fab 2Doch bleiben wir am Smartphonemarkt. Ein Blick auf die Zahlen von Counterpoint zeigt auf, welch gigantische Rolle TSMC in der Chipproduktion einnimmt. In den allermeisten unsere Handys steckt ein SoC aus Taiwan. Mit dabei ist hochklassige Hardware, wie Apples neuer “Wunderprozessor” M1 oder Mediateks Dimensity Serie. Qualcomm lässt den SD 888 momentan bei Samsung produzieren, will laut Gerüchten in ein bis zwei Generationen aber auch auf TSCM setzen und ist für die Meisten seiner anderen Chips auf den taiwanischen Produzenten angewiesen. Was Samsung aktuell mit den 5 Nanometer-Chips wie dem Snapdragon 888 macht, scheint ehrlich gesagt auch nicht das Gelbe vom Ei zu sein. Darüber hinaus fertigt TSMC Millionen von Chips für alle möglichen technischen Produkte von Autos über Spielkonsole bis zu Ventilatoren. Damit sind wir direkt bei einem Grund für die Chip-Knappheit. Der Markt ist dominiert von einem Hersteller.

Mitten in der Chipkrise

Corona hat vielerorts das Leben draußen zum Erliegen gebracht. Die einzige Option, Freunde und Familie zu sehen, sind elektronischer Natur. Entsprechend boomt die Nachfrage nach Unterhaltungselektronik und damit steigt die Nachfrage nach Mikrochips. Gleichzeitig treffen Coronamaßnahmen die sowieso bereits ausgebuchten Chiphersteller. Die Wartelisten werden länger und schon beginnt die Chip-Knappheit.

Grund 1: Corona und Gaming

TSMC hat angekündigt 30 Milliarden US Dollar in Expansion zu stecken, doch bis die neuen Kapazitäten bereitstehen kann es Jahre dauern. Währenddessen kurbeln Qualcomm und MediaTek ihren Absatz ordentlich an, denn die neue 5G Welt will mit Chips versorgt werden. Die Auslastung bei TSMC steigt.

Founderies nach ihrem Umsatz im ersten Quartal 2021 – siehe Quelle 1

Und dann ist da noch ein Geschäft, das in der Corona-Krise boomt: Gaming. Grundlage dafür sind ein Prozessor und eine Grafikkarte. Die bekanntesten Hersteller dafür? Intel, AMD und NVIDIA. Intel produziert zwar selber, hat momentan aber massive Probleme mit den eigenen Prozessen an die Leistung von AMD heranzukommen. Und wo lässt AMD produzieren? Genau – bei TSMC. AMDs Chips für Playstation 5 und Xbox X/S kommen von TSMC, dazu ein Großteil ihrer Prozessoren und Grafikchips für die hauseigenen Grafikkarten.

Erschwerend kommt noch hinzu, dass immer mehr Grafikprozessoren inzwischen für das Mining von Crypto-Währungen wie Bitcoin eingesetzt werden.

Grund 2: Elektroautos

Der Straßenverkehr befindet sich momentan wohl in einer der größten Verwandlungen der letzten Jahrzehnte. Alle wollen plötzlich ein Elektroauto. Die Debatte nach Abschaffung des Verbrennungsmotors dreht sich inzwischen mehr um das “wann” als das “ob”. Das hat natürlich Auswirkungen auf den Fertigungsprozess der Autos und die verwendeten Komponenten. Grundsätzlich verwandeln sich Autos immer weiter zu mobilen Entertainment Zentralen, die es natürlich mit Rechenpower zu versorgen gilt. Bei der Frage woher die kommt, landen wir schnell wieder bei unabhängigen Chipherstellern und damit bei TSMC.

Umsatz mit Halbleiterprodukten für den Automobilbereich weltweit (in Mrd. Us-Dollar) – Statsitik von Statisa, Quelle 3

In den Anfängen der Corona-Krise blieben Kapazitäten bei TSMC, die eigentlich für Firmen wie Ford oder VW gedacht waren, ungenutzt. Sie waren stark von der Corona-Pandemie betroffen und brauchten entsprechend weniger Komponenten. Die frei gewordenen Kapazitäten konnten für andere, weniger von der Krise betroffene Branchen genutzt werden, etwa für Gaming oder anderes Heim-Entertainment Equipment. Doch das rächt sich jetzt mit Chip-Knappheit in der Autoindustrie. Analysten rechnen aufgrund des Chip-Mangels mit bis zu 110 Milliarden US-Dollar Verlust in der Automobilbranche. Werke von Ford und General Motors standen im April teils komplett still.

Doch aus Taiwan kommen so langsam Signale der Besserung. Aus der TSMC Chefetage heißt es, dass Ende Juni zumindest die minimal geforderten Mengen wieder geliefert werden könnten. Doch die Kapazitäten dafür müssen irgendwo herkommen und wenn nun Chips vorrangig an die Automobilbranche gehen, heißt das zwingend, dass anderswo Kapazitäten fehlen.

Grund 3: US Sanktionen

Huawei liefert unterdessen eine dritte Erklärung für die globale Chip-Knappheit. Die USA seien daran schuld, so ein Vertreter Huaweis auf einem Analystentreffen im April. Die Sanktionen der US-Regierung hätten in der ganzen Branche zu Panikkäufen und Einlagerungen geführt, die nun Mikrochips zur Mangelware werden lassen. Huawei selbst hatte vor dem US-Bann Komponenten eingelagert, um möglichst lange weiter Smartphones herstellen zu können. Schnell waren diese Komponenten zur Neige gegangen, was Huawei inzwischen in die Bedeutungslosigkeit treibt.

Corona und Wasserknappheit in Taiwan

Wie jedes andere Land wurde auch Taiwan von der Corona-Krise getroffen. Allerdings weit weniger schlimm als andere Länder. Nach striktem Lockdown herrscht in dem kleinen Land nun weitestgehend wieder Alltag – auch dank rigoroser Einreisebeschränkungen. Doch aus einer Krise ist Taiwan direkt in die nächste geschlittert. Das Land durchlebt die schlimmste Dürre seit mehr als 50 Jahren. Während in der 2,7 Millionen Einwohner Stadt Taichung das Wasser für zwei Tage die Woche abgestellt wird, reichen die Reserven gerade noch, um die wasserhungrigen Anlagen von TSMC zu versorgen.

Baoshan No. 2

Noch spricht der weltweit größte unabhängige Chiphersteller von voller Auslastung, aber schon bald könnte auch er von der Wasserknappheit betroffen sein. Die Hauptwasserquelle des Unternehmens, ein riesiges Auffangbecken namens Baoshan No.2 ist inzwischen auf 7% Füllstand gefallen. Sollte es bis Anfang Juni nicht beträchtliche Menge regnen, will die Regierung den Wasserverbrauch zweier taiwanischer Wissenschaftsparks um 17 Prozent senken – auch TSMC hat dort Werke.

Sollte sich die taiwanische Wassersituation nicht bald deutlich verbessern, wird auch TSMC davon betroffen sein. Und muss TSMC erst Mal seine Kapazitäten einschränken, so dürfte das die Chip-Knappheit auf ein ganz neues Level befördern. Natürlich wär dann auch der Smartphonemarkt unmittelbar betroffen.

Chip-Knappheit, wie geht es weiter?

So genau kann das keiner sagen. Kurz- und mittelfristig dürften sich die Auswirkungen der Chip-Knappheit nicht in Luft auflösen. TSMC kann keine Kapazitäten aus dem Nichts schaffen, für viele hochklassige Komponenten können Firmen aber aufgrund des technischen Vorsprungs von TSMC nicht einfach den Produzenten wechseln. Sollte sich die Wasserknappheit in Taiwan weiter zuspitzen, wird sich auch die Situation auf dem Chipmarkt weiter verschärfen. Ein noch größeres Risiko sind die von China ausgehenden Spannungen. Sollte es eines Tages wirklich zu ernsten Auseinandersetzungen zwischen Taiwan und China kommen, schadet das natürlich auch der taiwanischen Wirtschaft und damit der modernen Welt.

Als Konsumenten bleibt uns nur zu hoffen, dass Taiwan seinen jetzigen Status behält und dass TSMC es schafft seine Kapazitäten schnell auszubauen. Außerdem hoffen wir, dass andere Founderies es schaffen, etwas aufzuholen und technisch mit TSMC gleichzuziehen. Ein Markt, der so stark auf eine einzelne Firma angewiesen ist, wie der Halbleitermarkt auf TSMC, ist nie gut und anfällig für Krisen aller Art.

Quellen


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Devonoki
Gast
Devonoki (@guest_78404)
28 Tage her

Danke für die aufrichtigen Worte zu Samsung und dem SD 888. Werde wegen der Problematik und aus Nachhaltigkeitsgründen ein weiteres, zweites Jahr beim 865er im Mi10 bleiben.

Matthias Bochow
Gast
Matthias Bochow (@guest_78345)
30 Tage her

Ich mag als Theologe ja wirklich nicht viel von Technik verstehen, aber dass Chips hauptsächlich aus Silikon bestehen, wäre mir neu – auch wenn das ja schon in “James Bond – Goldfinger” bereits behauptet wird 🙂

jonas-andre
Autor
Team
Jonas Andre (@jonas-andre)
30 Tage her
Antwort an  Matthias Bochow

Hey, danke für den Hinweis :).

Beste Grüße

Jonas

ZweiPi
Gast
ZweiPi (@guest_78341)
30 Tage her

Das Problem ist immer noch zu kurz gegriffen. Es gibt auch Mangel bei Zulieferern. Selbst Chips für smartcards bei Infineon werden knapper und die Preise steigen. Es fehlen Wafer und andere Elektronikkomponenten.
Wenn plötzlich Chips für Steuerelektronik für Krankenhausgeräte oder Ampeln knapp werden reden wir über wirkliche Probleme als für Unterhaltungselektronik. Das oben sind First World Luxusprobleme