Zwei bis vier Millionen Autos können nicht gebaut werden im ersten Halbjahr 2021 – weil Mikrochips fehlen. Gründe für den Lieferengpass sind beispielsweise Rohstoff-Mangel oder geopolitische Spannungen zwischen China und den USA. Für die Zukunft droht eine Abhängigkeit Europas von der asiatischen Produktion.
Die Sprecherin des Bundeswirtschaftsministeriums äußert sich zu einem ungewöhnlichen Vorgang: „Es ist zunächst richtig, dass es bei den Produktionskapazitäten bei asiatischen Herstellern von Halbleiter-Produktionen aktuell sehr hohe Auslastungen gibt.“
Medien berichten, wegen akuter Lieferengpässe bei Mikrochips für die Autoindustrie habe Bundeswirtschaftsminister Peter Altmaier von der CDU einen Brief an die taiwanesische Regierung geschrieben. Das wirft Fragen auf – nicht nur, weil die Bundesrepublik Taiwan nicht als Staat anerkennt. Die Sprecherin des Wirtschaftsministers bestätigt einen Kontakt, wenngleich nur mit knappen Worten.
„Deshalb beobachten wir die Lage da im Markt auch sehr genau und befinden uns im Austausch mit der Automobilindustrie, aber auch im Austausch mit dem taiwanesischen Wirtschaftsministerium.“
Alle neuen Fahrzeuge benötigen moderne Computerchips
Wenig später verspricht Taiwan der Automobilindustrie Abhilfe. Wirtschaftsministerin Wang Mei-hua erklärt, mehrere führende Chiphersteller seien bereit, ihre Kapazitäten so weit wie möglich aufzustocken. Das werde aber seine Zeit dauern. Das Versprechen richtet sie auch an die USA. Denn der Chipmangel ist ein globales Problem.
Überall auf der Welt stehen Auto-Fabriken Anfang des Jahres zeitweise still. Nicht nur Deutschland mischt daher plötzlich mit im Halbleiter-Markt. So verkündete die Sprecherin des Weißen Hauses, Jen Psaki: „Die Regierung macht gerade potenzielle Engpässe in der Lieferkette ausfindig und arbeitet aktiv mit den wichtigsten Industrievertretern und Handelspartnern an einer Lösung.“
Warum aber sind die kleinen Mikrochips so wichtig, dass sie ganze Produktionslinien lahmlegen?
„Also die Chips, die bei uns momentan fehlen, das sind primär komplexe Chips für die Steuerung von Bremssystemen, Motorsteuergeräten und anderem. Das heißt insbesondere leistungsfähige Mikrocontroller“, sagt Joachim Damasky, technischer Geschäftsführer beim Verband der Automobilindustrie.
Die Produktion ist zeitaufwendig und kompliziert
Michael Töpper vom Fraunhofer-Institut für Zuverlässigkeit und Mikrointegration in Berlin: „Ein schönes Beispiel sind eigentlich diese Fahrerassistenzsysteme. Ihr Auto parkt automatisch ein. Ihr Tempomat, der steuert auch die Entfernung. Das heißt, Sie haben immer irgendwo eine Umfelderkennung: Irgendein Sensor detektiert was – und dann brauchen Sie aber eine Datenverarbeitung, einen Controller. Weil der muss ja dann eine Entscheidung fällen, so nach dem Motto: Jetzt brems‘ doch mal! Also das Auto wird automatisch gebremst und beim automatischen Einparken wird auch das Lenkrad automatisch bewegt. Und genau das sind natürlich diese Mikrocontroller.“
„Man muss sich vorstellen, dass ein Auto heute mehr Softwarecode hat als ein Flugzeug“, ergänzt der Autoanalyst Arndt Ellinghorst von Bernstein Research in London. „Die Ansprüche sind enorm hoch, weil alles was im Auto passiert ist natürlich höchst sicherheitsrelevant. Wenn etwas nicht funktioniert, können Leute sterben. Und insofern ist natürlich alles, was mit Halbleitern, mit Informationen im Fahrzeug zu tun hat, extrem relevant. Und wenn die Teile an der ein oder anderen Stelle fehlen, dann kann man die Autos nicht produzieren.“
Ellinghorst schätzt, dass im ersten Halbjahr weltweit zwei bis vier Millionen Autos nicht gebaut werden können, weil Mikrochips fehlen.
Denn die komplizierte Produktion kann nicht von einem Tag auf den nächsten hochgefahren werden. Hauchdünne Siliziumscheiben, sogenannte Wafer, werden in mehr als 1.000 Prozessschritten so bearbeitet, dass winzig kleine Strukturen darauf entstehen.
Fraunhofer-Forscher Michael Töpper: „So ein Wafer hat eine Durchlaufzeit in der Halbleiterfabrik irgendwas zwischen sechs Wochen und drei Monate. So lange dauert das, bis die Siliziumscheibe eigentlich als nackte Scheibe, als Einkristall, durch die Fertigung durch ist und dann eigentlich ein fertiger Chip hergestellt wird.“
Dabei wird das Silizium mehrfach beschichtet und mit speziellen Schablonen belichtet, kleinste Stellen werden verätzt und mit Ionen beschossen. So entstehen, je nach Durchmesser der Scheibe und Größe der Chips, einige Dutzend bis mehrere Tausend Chips auf einem Wafer.
Das alles passiert in sogenannten Reinräumen: speziellen Fabriken mit stabiler Temperatur und Luftfeuchtigkeit, in denen die Luft beinahe staubfrei ist. Denn schon kleinste Partikel könnten die Produktion torpedieren: Die Strukturen auf den fertigen Chips sind winzig, gemessen werden sie in Nanometern. Ein Nanometer ist ein Milliardstel Meter.
Lieferprobleme haben vielfältige Gründe
Trotz ihrer geringen Größe können Mikrochips aber nicht auf Halde produziert werden, erklärt Reinhard Ploss, Vorstandschef des Chipherstellers Infineon, bei der Quartalspressekonferenz seines Unternehmens Anfang Februar: „Halbleiter – auch wenn man’s kaum glauben mag – haben ein Verfallsdatum. Irgendwann können wir die auch aus Qualitätsüberlegungen nicht weiterverwenden. Deswegen legen wir keine endlosen Bestände an Lager.“
Kunden müssen also frühzeitig bestellen, um pünktlich beliefert zu werden. Dieses System ist in den vergangenen Monaten an seine Grenzen geraten. Versorgungsengpässe bei Rohstofflieferanten, geopolitische Spannungen zwischen China und den USA sowie ein durch die Corona-Pandemie verzerrter Markt für die Miniatur-Rechner sind die Gründe.
Abhängig von chinesischer Silizium-Produktion
Angefangen beim wichtigsten Rohstoff für Mikrochips, dem Silizium. Das Halbmetall kommt zwar auf der Erde sehr häufig vor. Von weltweit rund acht Millionen Tonnen wurden 2020 aber mehr als fünf Millionen Tonnen in China produziert. Dafür wird Quarz bei hohen Temperaturen geschmolzen, ein extrem energieintensiver Vorgang. Und hier fangen die Probleme an, erklärt Jost Wübbeke, Direktor der auf China spezialisierten Analyse- und Beratungsfirma Sinolytics: „Es gab Probleme in der Stromversorgung, gerade durch steigende Strompreise und da haben viele Schmelzen sozusagen die Produktion runtergefahren. In diesem Fall zeigt sich halt so diese Abhängigkeit von der chinesischen Silizium-Produktion in einer ganz großen Deutlichkeit.“
Abhängig von chinesischer Silizium-Produktion
Angefangen beim wichtigsten Rohstoff für Mikrochips, dem Silizium. Das Halbmetall kommt zwar auf der Erde sehr häufig vor. Von weltweit rund acht Millionen Tonnen wurden 2020 aber mehr als fünf Millionen Tonnen in China produziert. Dafür wird Quarz bei hohen Temperaturen geschmolzen, ein extrem energieintensiver Vorgang. Und hier fangen die Probleme an, erklärt Jost Wübbeke, Direktor der auf China spezialisierten Analyse- und Beratungsfirma Sinolytics: „Es gab Probleme in der Stromversorgung, gerade durch steigende Strompreise und da haben viele Schmelzen sozusagen die Produktion runtergefahren. In diesem Fall zeigt sich halt so diese Abhängigkeit von der chinesischen Silizium-Produktion in einer ganz großen Deutlichkeit.“ Und es zeigt auch deutlich, wie tief heute die Verflechtung zwischen China und Deutschland bereits fortgeschritten ist“. Jede Rivalität und Einmischung in die inneren Angelegenheiten des jeweils anderen Landes verbieten sich deshalb von selbst. Gefordert ist vielmehr eine vertrauensvolle Zusammenarbeit zum gegenseitigen Vorteil.
