Halbleiterkrise in Automobilindustrie

Halbleiterkrise wird die Automobilindustrie noch über 2024 hinaus ausbremsen

Noch im vergangenen Jahr zeigte sich die Automobilbranche zuversichtlich: Die Halbleiterkrise werde im Laufe des Jahres 2022 überwunden sein. Doch von Entspannung kann keine Rede sein: Die Playstation 5, die bereits Weihnachten 2021 kaum erhältlich war, ist weiterhin nicht lieferbar¹. Selbst führende Automobilhersteller geben Lieferzeiten je nach Modell derzeit mit rund 15-18 Monaten an. Experten gehen inzwischen davon aus, dass die Halbleiterkrise sich noch bis mindestens 2024 fortsetzen wird².

Was sind Halbleiter und warum sind sie so wichtig für die Automobilindustrie?

Halbleiter sind einer der Hauptbestandteile von Mikrochips, wie sie in vielen Bereichen, vor allem aber auch in der Automobilindustrie eingesetzt werden. Ein Haupteinsatzgebiet dort sind Steuergeräte, in denen sie den Antrieb und das Fahr- und Bremsverhalten regeln. Aber auch Fahrassistenzsysteme und Airbags (um nur zwei Beispiele zu nennen) basieren auf Mikrochiptechnologie. Als Faustregel kann man sagen: Über je mehr Elektronik ein Auto verfügt, desto mehr Mikrochips werden bei seiner Herstellung benötigt. In einem durchschnittlichen Elektroauto werden rund zehnmal so viele Mikrochips verbaut wie in einem Verbrenner³ – Tendenz steigend: Bis 2025 wird sich die Zahl der in Autos verbauten Halbleiter gegenüber 2019 voraussichtlich verdoppeln⁴. Vor dem Hintergrund der Verkehrswende und der damit einhergehenden wachsenden Nachfrage nach Elektroautos gehen Experten davon aus, dass selbst ein forcierter Ausbau der Halbleiterproduktion einen weltweiten Absatzrückgang bei Autos bis auf Weiteres nicht verhindern können wird.

Warum haben wir überhaupt eine Halbleiterkrise?

Halbleiter sind überall

Unsere Welt ist digital. Bis vor wenigen Jahren verfügte ein durchschnittlicher Haushalt über eine überschaubare Anzahl elektronischer Geräte, in denen meist nur einige, wenig komplexe Chips verbaut waren. Heute stecken sie in vielen Dingen, in denen man sie auf den ersten Blick gar nicht vermuten würde. Aufsätze für elektrische Zahnbürsten, Smart-Home-Artikel, ja sogar in Reisepässen: Nahezu überall finden sich inzwischen Mikrochips. Die größte Nachfrage kommt dabei nicht aus der Automobilindustrie, sondern der Unterhaltungsindustrie. Handys, Smart TVs, Tablets, Spielekonsolen: Die explosionsartig steigende Nachfrage nach Unterhaltungselektronik in den ersten Monaten der Pandemie, kombiniert mit einbrechenden Bestellungen aus der Automobilbranche, brachte den fein kalibrierten Weltmarkt für Halbleiter aus den Fugen. Doch die Nachfrage nach Neuwagen erholte sich schneller als erwartet – und die Halbleiter, die verwendet wurden, um uns in der Isolation zuhause zu unterhalten, fehlten plötzlich an anderer Stelle.

Die Lieferketten sind hochkomplex

Die Halbleiterkrise in der Automobilindustrie ist jedoch zum Teil auch hausgemacht. Die Lieferketten in der Automobilindustrie sind so komplex wie in kaum einer anderen Branche. Der Automobilhersteller als OEM (Original Equipment Manufacturer) steht an der Spitze einer Pyramide, in der jede Ebene (Tier) von der darunter mit vorgefertigten Teilen beliefert wird. Zum Beispiel wird für die Herstellung einer Infotainment-Konsole unter anderem ein Bildschirm benötigt, zu dessen Herstellung wiederum diverse Teile für den Touchscreen notwendig sind. All diese Teile, die in der Produktion voneinander abhängig sind, müssen immer zur richtigen Zeit in der richtigen Menge am richtigen Ort vorhanden sein. Kommt es in einer der Ebenen der Pyramide zu Engpässen, setzt sich der Effekt an der Lieferkette entlang fort und kann schließlich beim Automobilhersteller an der Spitze im schlimmsten Fall zum Produktionsstillstand führen⁵.

Die Krux dabei ist, dass Halbleiter nicht unbegrenzt haltbar sind; die Leitfähigkeit der verbauten Stoffe wie Aluminium und Silizium lässt mit der Zeit nach. Unternehmen können sich also nicht einfach einen Vorrat anlegen, von dem sie bei Bedarf zehren können. Gleichzeitig hieß das Gebot in den letzten Jahren vor allem Kostenminimierung, weshalb viele Unternehmen dazu übergegangen sind, ihre Halbleiter bzw. Module, die Halbleiter verwenden, in der Lieferkette zu lagern (Just-in-Time-Lieferung). Diese Form des Bestellmanagements spart Kosten für Lagerhaltung, ist aber auch zu hundert Prozent vom reibungslosen Ablauf der Lieferkette abhängig.

Unkontrollierbare Faktoren kreieren den perfekten Sturm in den Lieferketten der Automobilindustrie

Die vergangenen Jahre haben einen Anstieg geopolitischer Verwerfungen mit sich gebracht, die zu Blockaden und Handelsembargos zwischen verschiedenen Ländern geführt haben, von denen auch etliche Halbleiterproduzenten betroffen waren. Zahlreiche Länder kämpfen derzeit mit einer steigenden Rezession, die wiederum Arbeitskonflikte mit sich bringt. Sogar Wetterphänomene wie der Eissturm, der im Februar 2021 mehrere Halbleiterfabriken in Texas zur Schließung zwang, haben dazu beigetragen, den reibungslosen Ablauf der Halbleiter-Lieferketten zum Stocken zu bringen. Diese Faktoren liegen außerhalb der Kontrolle der betroffenen Industrien und haben doch ihren Teil dazu beigetragen, die bereits ins Schleudern geratene Halbleiterproduktion weiter aus der Spur zu bringen.

Die Halbleitertechnik rast der Automobilindustrie davon

Ausgelöst durch die anhaltende Knappheit werden derzeit weltweit neue Kapazitäten für die Halbleiterproduktion aufgebaut. Die Fertigung von Halbleiter-Bauteilen ist jedoch ein vergleichsweise aufwendiger und langwieriger Prozess, so dass selbst maximal ausgeschöpfte Produktionskapazitäten die Knappheit nur mit einer gewissen Zeitverzögerung mildern können. Es versteht sich von selbst, dass Investoren und Eigentümer dabei langfristig denken und in die neusten Technologien investieren, um hochmoderne Mikrochips anbieten zu können. Die Automobilindustrie verwendet jedoch zum größten Teil noch vergleichsweise veraltete Chip-Technologien, die zwar günstig im Einkauf und für die relativ niedrigen Ansprüche in Autos ausreichend sind, auf dem Markt aber immer weniger angeboten werden⁶. Die Automobilproduktionsanlagen auf neuere Chip-Generationen umzustellen, ist aber auch nicht von heute auf morgen möglich. Aus diesen Gründen finden sich Automobilhersteller derzeit in der paradoxen Lage, dass zwar allmählich wieder mehr Halbleiter auf dem Weltmarkt verfügbar werden, sie jedoch von diesen neuen Kapazitäten kaum profitieren können.

Wie wirkt sich die Halbleiterknappheit auf die Automobilindustrie aus?

Bereits seit 2021 stehen die Produktionsbänder in der Automobilbranche immer wieder still. Die Volkswagen-Tochter Skoda zum Beispiel spricht von ca. 100.000 Autos, die im Jahr 2021 nicht gebaut werden konnten⁷. Über die gesamte Industrie hinweg wurden im gleichen Zeitraum geschätzt 7.7 Millionen Fahrzeuge weniger hergestellt. Das entspricht einem Wert von ca. 210 Millionen USD⁸. Durch die oben genannte Komplexität der Produktionsketten wird es auch nach der Erholung der Produktionskapazitäten noch dauern, bis das Vorkrisenniveau der Automobilindustrie wieder erreicht ist.

Die Automobilhersteller selbst konnten die dadurch entstehenden Verluste bisher durch Preiserhöhungen ausgleichen. Teilweise werden hochpreisige Modelle bevorzugt produziert, um trotz sinkender Produktionszahlen die Gewinne zu halten⁹. Solche Maßnahmen wollen jedoch angesichts der damit zwingend einhergehenden Unzufriedenheit der breiten Kundenbasis wohlüberlegt sein.

Zahlreiche kleine Lieferanten am Fuß der Lieferpyramide, vor allem im Ausland, hatten weniger Spielraum, auf die pandemiebedingten Disruptionen zu reagieren. Sie sahen sich gezwungen, Personal zu entlassen und ihre Produktionskapazitäten zurückzufahren, wenn nicht gar ganz zu schließen. Die dadurch entstehenden Vorlaufzeiten für komplexe Mikrochips von derzeit sechs bis neun Monaten, die sich entlang der gesamten Lieferkette bis an die Spitze fortsetzen, machen es der gesamten Industrie zusehends schwerer, auf Nachfrageschwankungen zu reagieren.

Einige Automobilhersteller haben daher begonnen, Chips auf Lager zu nehmen, um für zukünftige Schwankungen besser gerüstet zu sein (Just-in-Case- statt Just-in-Time-Produktion)¹⁰. Durch die begrenzte Haltbarkeit der Mikrochips kann auch das jedoch bestenfalls eine Übergangslösung darstellen.

Neue Strategien zur Bewältigung der Halbleiterkrise

a) Umgestaltung und Modernisierung der Lieferketten in der Automobilindustrie

Mikrochiphersteller haben auf die Knappheit bereits mit Produktionserhöhungen reagiert. Bis diese sich auf die Lieferketten spürbar auswirken, wird es jedoch noch einige Zeit dauern; der Markt ist leergefegt. Kurzfristig bleibt Automobilherstellern also nur, den Druck auf ihre Zulieferer zu erhöhen, um gegebenenfalls ihre Aufträge mit Priorität bedienen zu lassen. Die Unterhaltungsindustrie sitzt jedoch häufig am längeren Hebel: So macht der weltweit größte Halbleiterproduzent, TSCM aus Taiwan, gerade einmal drei Prozent seines Gesamtumsatzes mit der Automobilindustrie. Satte 51 % hingegen entfallen auf den Unterhaltungsmarkt¹¹.

Langfristig müssen Automobilhersteller daher ihre Lieferketten neu denken, und zwar nicht nur im Hinblick auf Halbleiter. Auch andere wichtige Rohstoffe wie Kupfer, Lithium, Nickel und seltene Erden sind knapp – und sehr begehrt.

• Die Produktion der Einzelteile aus dem Ausland zurückholen: Der Wechsel auf eine zentralisierte Beschaffung von Bauteilkomponenten in der Nähe der eigentlichen Produktion kann bereits viel Druck aus der Lieferkette nehmen.
• Langfristige Lieferantenverträge: Oft werden Lieferaufträge kurzfristig beim punktuell billigsten Anbieter vergeben. Langfristige Lieferantenverträge mit Halbleiterproduzenten, die beiden Seiten für mehrere Jahre Kapazitätszusagen und Abnahmeverpflichtungen bieten, können helfen, bei akuter Knappheit nicht ein Bittsteller unter vielen zu sein, sondern von einer etablierten Geschäftsbeziehung zu profitieren
• Lieferketten verkürzen: Je länger die Lieferkette im Hinblick auf die Zahl der Lieferanten wie auch ihre geographische Länge ist, desto größer ist die Gefahr, dass sie unterwegs reißt. Jede Verkürzung der Wertschöpfungskette bedeutet höhere Liefersicherheit. Vor diesem Hintergrund kann es sich lohnen, Alternativen zu prüfen und Lieferkompetenzen in Europa aufzubauen und zu fördern.
• Rückkehr zur Lagerhaltung: „Lagerung in der Lieferkette“ war lange das Gebot der Stunde, doch die Verwerfungen der vergangenen Jahre haben anschaulich gemacht, wie verwundbar dieses System ist. In einer Welt, in der nicht länger alles immer sofort erhältlich ist, ist ein gewisses Mindestmaß an eigener Lagerhaltung unabdingbar.

Statt sich blind auf die Kompetenzen ihrer Zulieferer zu verlassen, werden Automobilhersteller sich zukünftig stärker in die Verantwortung für ihre Lieferketten nehmen und ihre digitalen Konzepte selbst verantworten müssen. Das bedeutet, dass sie in der Lage sein müssen, die benötigten Mikrochips selbst zu spezifizieren, und sie gegebenenfalls auch selbst direkt beim Hersteller zu bestellen und zu bezahlen, um sie anschließend an die Zulieferer weiter zu verteilen. Das ist auch bei einigen Herstellern schon angekommen: Der Tier-1-Automobilzulieferer Bosch zum Beispiel hat die eigene Chip-Produktion in Deutschland seit 2021 deutlich ausgebaut. Und auch Weltmarktführer TSCM reagiert und plant, neue Werke unter anderem in Deutschland zu eröffnen¹².

b) Digitalisierung der Lieferketten in der Automobilindustrie

Ein wichtiger Schritt zur Abkopplung der Automobilindustrie von globalen Unwägbarkeiten ist die Digitalisierung ihrer Lieferketten. Wie wichtig Transparenz in der Lieferkette ist, wird deutlich, wenn man sich vor Augen hält, dass ein typischer Tier-1-Lieferant in der Automobilindustrie wie zum Beispiel Bosch über rund 26.500 Lieferanten in 52 Ländern verfügt¹³. Da überrascht es nicht, wenn der OEM gar keinen Überblick darüber hat, wo seine Halbleiter eigentlich herkommen. So erfuhr Ford beispielsweise erst, dass gleich neun seiner Tier-1-Lieferanten ihre Chips von demselben Lieferanten bezogen, als dessen Fabrik in einem Feuer zerstört wurde¹⁴. Basis für Transparenz in der Lieferkette sind Echtzeitdaten. So sind alle Akteure jederzeit über Ereignisse informiert und können entsprechend reagieren. Wie kann diese notwendige Transparenz also erreicht werden?

• EDI (Electronic Data Interchange) hat sich über Jahrzehnte als Datenaustauschsystem in der Automobilbranche bewährt und dominiert diesen Bereich mit seinen branchenspezifischen Protokollen weiterhin. Von Partnern und Lieferanten wird in der Regel erwartet, dass sie ebenfalls EDI verwenden.
• Als alternative Lösung für Computer-zu-Computer-Kommunikation gewinnt mittlerweile auch API (Application Programming Interface) zusehends an Popularität. API-Integrationsplattformen sind in der Lage, Systeme auch ohne EDI zu verbinden und können Daten in Echtzeit übertragen.

Trotz oberflächlicher Ähnlichkeiten unterscheiden sich EDI und API in der zugrundeliegenden Infrastruktur erheblich. EDI basiert auf älterer Technologie und ist nicht in der Lage, Echtzeitinformationen bereitzustellen. Auch bei der Integration von Datenformaten außerhalb der systemimmanenten Standards kann EDI schnell an seine Grenzen stoßen. Dennoch ist es für Unternehmen, für die vor allem der effiziente Datenaustausch zwischen Systemen im Vordergrund steht, oft ausreichend und wird ohne zwingenden Grund nicht ohne Weiteres ausgetauscht. API hingegen bietet all diese Funktionen neben einem hohen Maß an Software-Flexibilität und Skalierbarkeit.

Wie kann SEEBURGER Sie unterstützen?

Mit seiner zentralen Integrationsplattform BIS (Business Integration Suite) integriert SEEBURGER alle Ihre Systeme und Partner einfach und sicher – egal, ob über EDI oder API. Sämtliche in der Automobilindustrie relevanten Datenformate, wie VDA-, ODETTE-, EDIFACT-Nachrichten oder auch REST-APIS können über unsere Schnittstellen zu Ihren internen Systemen umgesetzt werden. Ob Sie sich dabei für eine On-Premises-Lösung, einen Hybrid- oder einen Cloud-Service entscheiden, bleibt völlig Ihnen überlassen. Sprechen Sie uns an, um Ihre Supply Chain zu optimieren.