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Von XS bis XL

Europas Wirtschaft leidet unter der aktuellen Halbleiterknappheit. Doch eine einseitige Förderung bestimmter Chip-Technologien wird zukünftige Versorgungsengpässe nicht verhindern. Mit dem „European Chips Act“ muss die Politik einen Spagat meistern – und viel Geld bereitstellen.

Chip ist nicht gleich Chip


Kaum ein Unternehmen der Elektro- und Digitalindustrie blieb im Jahr 2021 von Materialknappheit verschont. Im vierten Quartal verschärfte sich der Mangel sogar noch – bei einem Drittel der Unternehmen deutlich, so das Ergebnis einer Umfrage des ZVEI. Besonders knapp waren Halbleiter. Daran wird sich auch 2022 bis weit in die zweite Jahreshälfte nichts ändern, befürchtet jeder zweite Umfrageteilnehmer.

Der Chip-Mangel zeigt auch, wie groß die Abhängigkeiten der global aufgestellten Halbleiterindustrie sind. Nahezu alle Hersteller haben in allen Regionen Produktionen und die dort produzierten Chips werden wiederum in allen Regionen verbraucht. Europas Anteil an der weltweiten Halbleiterproduktion liegt heute nur noch bei knapp 8 Prozent. Chips mit kleinsten Strukturgrößen und damit unter anderem Prozessoren – auf Englisch Central Processing Units (CPU) – und Mikrocontroller wie sie für autonome Fahrzeuge oder Anwendungen der Künstlichen Intelligenz benötigt werden, stellt in Europa allein das Intel-Werk in Irland her. Darüber hinaus sind Unternehmen komplett auf Zulieferer in den USA, Südkorea und Taiwan angewiesen.

Die Abhängigkeit von ausländischen CPU-Lieferanten ist aber nur ein Teil des Bildes. Denn 30 Prozent aller Leistungshalbleiter stammen aus Europa. Doch obwohl in Europa aktive deutsche Halbleiter-Unternehmen in diesem Segment Weltmarktführer sind, haben sie bisher zu wenig Produktionskapazitäten, um den stark wachsenden Markt zu bedienen. Weltweit verdreifachen sich die Umsätze auf diesem Gebiet bis 2030 auf gut 60 Milliarden US-Dollar, erwartet der ZVEI. Um diese Nachfrage zu bedienen, müssten in Europa bis 2030 nach Berechnungen der Automatisierungsbranche sechs zusätzliche Werke für die Fertigung von Leistungshalbleitern gebaut werden. „Wir müssen Produktionskapazitäten für Chips aller Strukturgrößen im Einklang mit dem Marktbedarf auf- und ausbauen“, erklärt der Vorsitzende der ZVEI-Geschäftsführung, Wolfgang Weber. Europa brauche alle Chips, angefangen bei Leistungshalbleitern bis hin zu Hochleistungsprozessoren kleinster Strukturgröße.

 

Wir müssen Produktionskapazitäten für Chips aller Strukturgrößen im Einklang mit dem Marktbedarf auf- und ausbauen.

Wolfgang Weber

Vorsitzender der ZVEI-Geschäftsführung

Kompetenzen aufbauen

So wichtig zusätzliche Produktionskapazitäten sind, eine hinreichende Lösung stellt das noch nicht dar. „Wir müssen auch unsere Kompetenzen im Bereich des Designs von Chips erweitern und diese selbst testen können“, fordert Dr. Sven Baumann, ZVEI-Experte für Mikroelektronik, Sensorik und Aktorik. Denn wenn etwa Hersteller von Komponenten der kritischen Infrastruktur Halbleiter in den USA oder China kaufen, müsse es in Europa das Wissen geben, um mit Tests sicherzustellen, dass zum Beispiel Hacker nicht durch Hintertüren auf die Chips zugreifen können. Außerdem soll eine ausreichend finanzierte Forschungsförderung dafür sorgen, dass Europa seine Stellung dort erhält und weiterentwickelt, wo es heute bereits weltweit führend ist, etwa bei Leistungshalbleitern (aus Siliziumkarbid), halbleiterbasierten Sensoren/Aktoren, der Lasertechnik, Chemikalien und Lithographie-Maschinen für die Halbleiterherstellung.

Sowohl die Europäische Kommission als auch die Bundesregierung haben das verstanden und Förderprogramme wie das deutsche Rahmenprogramm Mikroelektronik und den Forschungsrahmenplan der EU „Horizon Europe“ aufgesetzt. Außerdem läuft in 20 EU-Staaten derzeit das zweite „Important Project of Common European Interest“ (IPCEI) für Mikroelektronik und Kommunikationstechnologien an. In dessen Rahmen dürfen EU-Mitgliedsstaaten Unternehmen ausnahmsweise Beihilfen gewähren, wenn damit neue Technologien erstmals industriell eingeführt werden.

Das Bundeswirtschaftsministerium hat der EU-Kommission 32 Projekte vorgelegt, die es im Rahmen des neuen IPCEI fördern will. Noch ist aber unklar, ob es zu einer Förderung kommt. „Welche Projekte des IPCEI in Deutschland wirklich umgesetzt werden können, hängt auch davon ab, ob das Finanzministerium die im Koalitionsvertrag festgelegte Förderung im Bundeshaushalt unterstützt“, fasst Dr. Martin Pioch, ZVEI-Senior-Manager für European Affairs in Brüssel, zusammen. 

Eine Frage der Struktur

Ein wichtiges Unterscheidungsmerkmal von Halbleitern ist die sogenannte Strukturgröße. Sie bezeichnet den minimalen Abstand, den einzelne Transistoren auf dem Wafer einnehmen können, und wird durch die Fertigungstechnik bestimmt. Damit ist die Strukturgröße maßgeblich für die Rechenkapazität. Für viele Anwendungen – hier am Beispiel der Kraftfahrzeugelektronik dargestellt – ist jedoch maximale Rechenkapazität auf minimalem Raum gar nicht die wichtigste Eigenschaft eines Chips. So differenziert sich Leistungselektronik vor allem über die Schaltung hoher Ströme mit sehr geringen Verlusten.
 

Wettbewerb stärken

Der ZVEI sieht im European Chips Act viele gute Ansätze. So sagt Weber: „Der EU Chips Act ist auch ein Weckruf, um die Mikroelektronikbranche in Europa endlich nachhaltig zu stärken und einseitige Abhängigkeiten zu vermeiden. Aber erst im Zusammenspiel mit den IPCEIs und der geplanten Halbleiterallianz sowie einer aktiveren Einbindung der Industrie besteht die Chance, den angestrebten weltweiten Anteil von 20 Prozent an der Halbleiterproduktion in Europa bis 2030 zu erreichen.“ Denn auch wenn das IPCEI hinreichend umgesetzt wird, braucht es weitere Maßnahmen, um die bestehenden Abhängigkeiten zu reduzieren.

Manche Aufgaben kann nur der Markt lösen. So beherrschen derzeit nur drei Unternehmen weltweit die Fertigung von Chips mit Strukturgrößen von weniger als fünf Nanometern: Intel (USA), Samsung (Südkorea) und die Taiwan Semiconductor Manufacturing Corporation. Und auch der Aufbau hinreichender Produktionskapazitäten für Leistungshalbleiter wird nur funktionieren, wenn hinreichend privatwirtschaftliche Initiative vorhanden ist. Die wird eher gedämpft durch Regulierungsvorhaben, die starke Markteingriffe vorsehen, wie sie die Europäische Union derzeit plant. Demnach dürfte die Union eine sogenannte Halbleiterkrise ausrufen und dann einzelne Hersteller gegebenenfalls dazu verpflichten, spezifische Aufträge zu priorisieren. Unverhältnismäßig sei das, so Weber: „Das untergräbt die grundlegende Wirtschaftsordnung und verkennt neben rechtlichen Bedenken zudem, dass sich die Halbleiterproduktion technisch nicht mal eben umstellen lässt.“

 

Text Gerd Mischler | Illustration Shutterstock.com/Macrovector

 

Dieser Artikel ist in der Ausgabe 1.+2.2022 am 17. Mai 2022 erschienen.



Erschienen in der Ausgabe 1.+2.2022

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