Chipmangel: Lagerbestände drastisch gesunken, Mangel bis 800-Nanometer-Technik
(Bild: HomeArt/Shutterstock.com)
Eine Untersuchung des US-Handelsministeriums konkretisiert, dass Fertigungsprozesse von 40 bis 800 nm ausgelastet, aber auch Materialien knapp sind.
Das US-amerikanische Handelsministerium hat Halbleiterfirmen weltweit zum globalen Chipmangel befragt. 164 Unternehmen haben an der Umfrage teilgenommen und Bedenken geäußert, dass sich die Situation im ersten Halbjahr 2022 nicht spürbar bessern wird. Ende 2021 hatten Hersteller demnach mittlere Chiplagerbestände, die für fünf Tage reichten. Einige Branchen, darunter offenbar Autohersteller, arbeiteten noch stärker auf Kante. Vor zwei Jahren lag der Lagerbestand-Median noch bei 40 Tagen.
Die Übersicht des US-Handelsministeriums [1] gibt einige Punkte wieder, die schon seit 2020 bekannt sind: Generell gibt es zu wenig Fertigungskapazität, insbesondere bei älterer Prozesstechnik, die etwa bei Analogchips wie Power-Management-Schaltungen (PMICs) notwendig ist. In einem längeren Bericht führt das US-Handelsministerium aus [2], dass insbesondere Prozesse mit Strukturbreiten von 40, 65, 90, 110, 150, 160, 180, 250 und sogar 800 Nanometern betroffen sind.
Vor allem große Chipauftragsfertiger wie TSMC und Samsung konzentrieren sich auf neuere Fertigungsprozesse mit höheren Margen, etwa für Prozessoren und Grafikchips. Zur Lockerung von Flaschenhälsen portierte TSMC zusammen mit Kunden allerdings auch ältere Designs [3] beispielsweise auf 28 nm.
Knappe Materialien
Die Produktion von Silizium-Wafer-Rohlingen soll knapp sein, wofür es keine kurzfristige Lösung gibt. Hersteller wie Shin-Etsu, Siltronic und Sumco fokussieren sich eher auf Wafer mit 300 mm Durchmesser für neuere Prozesse als die 200-mm-Scheiben für alte Fertigungstechnik, was deren Engpass verschärft.
Zulieferer verkaufen zudem nicht genügend Chipträger, die etwa CPUs und GPUs benötigen. Dabei handelt es sich um die grünen Platinchen, die als Brücke zwischen Mainboards und Chips dienen. Insbesondere der benötigte Ajinomoto Build-up-Film (ABF) ist knapp [4].
Der Umfrage zufolge laufen die Halbleiterwerke weltweit seit dem zweiten Quartal 2020 mit einer mindestens 90-prozentigen Auslastung. Im Sommer 2021 erreichte die diese sogar 95 Prozent und mehr. Chipfertiger haben in den letzten zwei Jahren zusätzliche Belichtungsmaschinen in ihren Reinräumen untergebracht, um die Auslastung zu erhöhen. Auszeiten entstehen zwangsweise durch Wartungsarbeiten und den Wechsel von Belichtungsmasken.
(Bild: US Department of Commerce)
Besserung in Sicht
Ab dem zweiten Halbjahr 2022 nehmen zudem neue Halbleiterwerke ihre Produktion auf. Ein großer Schwung zusätzlicher Fertigungskapazität kommt allerdings erst in den nächsten Jahren, wenn unter anderem TSMC, Intel, Samsung und Globalfoundries den Bau besonders großer Halbleiterwerke abschließen. Dann muss jedoch auch die restliche Produktionskette mitkommen, etwa Packaging- und Testanlagen zur weiteren Verwertung der Halbleiterbauelemente.
Der US-Senat will derweil den CHIPS Act for America mit einem Budget von 52 Milliarden US-Dollar für die heimische Halbleiterindustrie auf den Weg bringen, der bislang aber noch vom Repräsentantenhaus blockiert wird.
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[1] https://www.commerce.gov/news/blog/2022/01/secretary-raimondo-announces-results-request-information-semiconductor-supply
[2] https://www.commerce.gov/news/blog/2022/01/results-semiconductor-supply-chain-request-information
[3] https://www.heise.de/news/Chip-Mangel-Automobilindustrie-landet-in-der-harten-Halbleiter-Realitaet-5036373.html
[4] https://www.heise.de/news/Chipmangel-Traegermaterial-fuer-CPUs-und-GPUs-knapp-bis-ins-Jahr-2026-6307421.html
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