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Intel-CEO Pat Gelsinger deutet an, dass die Chip-Lieferengpässe bis 2024 andauern werden. Er führt dies unter anderem darauf zurück, dass die Branche die Nachfrage nach neuen Produkten, die auf neuen Fertigungslinien und nicht nur bestehenden produziert werden, nur teilweise bedienen kann.
Laut einem Bericht von McKinsey ist es selbst bei voller Auslastung der Fertigungsstätten schwierig, die Marktnachfrage zu befriedigen, was zu Produkt-Lieferzeiten von sechs Monaten oder länger führt.
Der Bericht erläutert weiter, dass Hersteller in anderen Branchen bei Engpässen üblicherweise die Produktion erhöhen. In der Halbleiterindustrie ist dies jedoch nicht so einfach. Der Bau von Fertigungsstätten (Fabs) und die Produktionssteigerung sind äußerst kostenintensiv und zeitaufwändig – für eine signifikante Erweiterung ist oft ein Jahr nötig, der Bau einer neuen Anlage kann über drei Jahre in Anspruch nehmen. Dadurch ist eine schnelle Erhöhung des Halbleitervolumens kaum möglich.
Ein weiterer Grund für Engpässe ist die Strategie der Foundries, den Bedarf an kleineren, fortschrittlichen Nodes in wachstumsstarken Branchen wie KI/Machine Learning, Mobiltelefonie, High-Performance Computing und Kryptowährungen zu bedienen.
In den vergangenen Jahrzehnten hat der Bedarf an kleineren und schnelleren Bauteilen dazu geführt, dass sich die Anzahl der Transistoren auf einem Chip etwa alle zwei Jahre verdoppelt hat, wodurch der Bedarf an immer kleineren Technologieknoten entstand. Deshalb investieren Hersteller gezielt in die Produktion von High-End-Chips und in die nötigen Anlagen. Sie konzentrieren ihre Fertigungslinien und Produktionskapazitäten auf die Herstellung leistungsstarker Klein-Nodes, die für den wachsenden Bedarf an fortschrittlichen CPUs, GPUs und mobilen SoCs erforderlich sind.
TSMC beispielsweise kündigte kürzlich an, ab 2025 fortschrittliche 2-Nanometer-Prozessoren zu produzieren.
Die Relevanz der Node-Größe variiert jedoch je nach Industrie- und Technologiesektor, und es gibt Hunderte von Geräten, die auf reifen oder spezialisierten Fertigungsverfahren hergestellt werden. Reife Fertigungstechnologien sind in der Regel ab 40 nm definiert und erfordern ältere Produktionsprozesse. Größere Nodes sind oft aufgrund spezifischer Eigenschaften wie schnellen Schaltzeiten geeignet. Die Automobilindustrie zählt zu den größten Abnehmern solcher Komponenten wie LCD-Treiber oder Power-Management-Controller.
Da Foundries ihre Prozesse und Fertigung zunehmend auf die Nachfrage nach Computer- und Smart Devices ausrichteten, stieg der Bedarf an Halbleitern in der Automobilbranche rapide an und löste eine globale Chip-Lieferkrise aus. Laut der Marktforschungsfirma IDC ist einer der zentralen Engpässe bei Halbleitern in reifen Fertigungstechnologien zu sehen.
Der Bericht führt weiter aus, dass etwa 67 Prozent der 2021 produzierten Halbleiter auf reifen Fertigungstechnologien basierten, anstatt auf führenden Nodes, wobei letztere als 16 nm oder kleiner definiert werden.
Obwohl die Nachfrage nach spezifischen reifen Nodes überdurchschnittlich hoch ist – insbesondere, da sie als Schlüsselkomponenten im Automobilbereich gelten – fließt das Kapital im Foundry-Markt hauptsächlich in neue Technologien, während Fertigungskapazitäten für reife Prozesse nur begrenzt ausgebaut werden.
Mit wachsendem Bewusstsein für die Besonderheiten der Chip-Lieferengpässe passen Unternehmen ihre Strategien an, um den langfristigen Bedarf an Halbleitern besser zu adressieren. TSMC beispielsweise gab bekannt, die Produktionskapazität für reife und spezialisierte Nodes bis 2025 um etwa 50 % auszubauen.
In der Zwischenzeit bleibt die Halbleiter-Lieferkette instabil: Externe Risikofaktoren wie Naturkatastrophen und geopolitische Entwicklungen verstärken weiterhin die Volatilität.
