Die allgemeine Erwartungshaltung scheint sich in der Nachfrage auch bereits zu widerspiegeln. Der Upgrade-Zyklus auf 200 G, 400 G (und 800 G) würde aus Sicht von Arista anders verlaufen als jener von 40G auf 100 G in den Jahren 2016 bis 2018, nämlich wesentlich langsamer. Zum einen hinge dies mit der fehlenden Kompatibilität zusammen, zum anderen mit der anhaltenden Unsicherheit hinsichtlich der langfristigen Versorgung.

Aristas Kunden neigten in dem aktuellen Upgrade-Zyklus eher zur Überprovisionierung ihrer Netzwerkkapazitäten durch das Aufrüsten auf die höchstmöglichen Geschwindigkeiten in der Cloud-Titan-Branchenvertikale, auch wenn sie die avisierte Bandbreiten noch nicht auslasten könnten; diese Kunden würden demnach softwaredefinierte disaggregierte Konnektivität gegenüber reinen Whitebox-Switches bevorzugen.

Mit Handbremse in die Kurve

Die Halbleiterindustrie konnte im Pandemiejahr Rekordzahlen vermelden, bevor sie von Kapazitätsengpässen gelähmt wurde. Verspätungen in der weltweiten Containerschifffahrt haben die Chip-Produktion ins Stottern gebracht.

„Die Herstellung eines Halbleiters zählt zu den komplexesten Fertigungsprozessen überhaupt", sagt Falan Yinug, Direktor bei Semiconductor Industry Association. Vorlaufzeiten von bis zu 26 Wochen seien in der Branche „die Norm“ gewesen, um einen fertigen Chip zu produzieren – wohlgemerkt vor der Pandemie.

Die Chip-Knappheit ist größtenteils das Ergebnis erheblicher Nachfrageschwankungen aufgrund der Pandemie und der verstärkten Nutzung von Halbleitern in modernen Fahrzeugen, glaubt Yinug. Laut dem Marktforschungsinstitut IDC soll der weltweite Umsatz mit Halbleitern im Jahr 2020 auf gigantische 464 Milliarden Dollar angestiegen sein. Dies entspricht einem Zuwachs von erstaunlichen 11 Prozent im Vergleich gegenüber dem Jahr 2019.

Schleppende Anpassung der Produktion an Nachfrageschwankungen

Die Halbleiterindustrie arbeite „fieberhaft“ daran, die Produktion hochzufahren, um den Post-Krisen-Aufschwung der Nachfrage auszugleichen. Das ginge jedoch nicht auf Knopfdruck. Die Halbleiterfertigung ließe sich an plötzliche und derart große Nachfrageschwankungen nicht zeitnah genug anpassen.

Das weltweite Wachstum der Nachfrage dürfte auf absehbare Zeit anhalten. Laut der Prognose von IDC dürfte der Markt im laufenden Jahr (2021) um weitere 12,5 Prozent auf 522 Milliarden Dollar heranwachsen. IDC führt das Wachstum größtenteils auf die starke Verbrauchernachfrage zurück. Doch der steigende Datenkonsum geht auch an Rechenzentren nicht spurlos vorbei. IT-Ausrüstung ist knapp und die Nachfrage stark.

Der PC-Markt habe ein jährliches Wachstum in dieser Größenordnung seit mindestens 2010 nicht mehr erlebt, so die IDC-Analysten. Die Halbleiterumsätze mit Computersystemen werden wohl Pandemie-getrieben auch im Jahre 2021 weiter stark wachsen, wenn auch in etwas geringerem Tempo.

In welchem Sektor fehlt es am meisten?

Wo Halbleiter jedoch am meisten gefragt sein dürften, ist in der Mobiltelefonbranche. Obwohl die Smartphone-Lieferungen im vergangenen Jahr um mehr als 10 Prozent zurückgegangen sind, sind die Umsätze im Jahre 2021 mit Halbleitern für Mobiltelefone dennoch gestiegen, weil viele Hersteller auf 5G-Geräte umgestiegen sind. Aber das ist nur der Anfang: Dieses Jahr (2021) werden Verbraucher erstmals neue 5G-fähige Handys in großem Stil kaufen. IDC prognostiziert, dass der Umsatz mit Chips, die Mobiltelefone antreiben, um knapp ein Viertel (genauer: 23,3 Prozent) auf 147 Milliarden Dollar steigen werde.

Viele börsennotierte Unternehmen waren vor der Coronakrise der Versuchung erlegen, ihre Lieferketten zur Kostensenkung zu straffen. Jetzt sind sie bei stellenweisen Lieferengpässen verwundbar.

Die Heimkehr der Halbleiter

Die deutsche Chip-Industrie hat bereits eine strategische Neuorientierung in Gang gesetzt und auch kurzfristige Korrekturen schleunigst in die Wege geleitet. Infineons neue Fabrik für Leistungshalbleiter im österreichischen Villach soll demnach ihren Betrieb vorzeitig aufnehmen – voraussichtlich bereits „in den nächsten Wochen“.

Auch Bosch ließ die Chip-Fertigung in der nagelneuen 1 Milliarde Euro teuren Fabrik der Unternehmensgruppe in Dresden einige Monate früher als geplant anlaufen, allerdings würde das Werk höchstens für den Eigenbedarf des Konzerns liefern. Mit einer Rückkehr zur Normalität sei erst im nächsten Jahr zu rechnen, glaubt Volkmar Denner, der Vorsitzende der Geschäftsführung von Bosch. In der zweiten Hälfte dieses Jahres dürfte der Druck aber nachlassen.

Die Politik will dafür Ihres tun. Die Halbleiterfertigung soll sich schnellstmöglich in Europa ansiedeln. Der taiwanische Auftragsfertiger TSMC soll ja bereits mit Infineon, Bosch und der niederländischen NXP Semiconductors über den Bau einer Chip-Fabrik beraten, um die Autoindustrie zuverlässiger zu beliefern. Als Standort sei Dresden im Gespräch, wo Infineon und Bosch bereits produzieren.

„Neue Ära der Mikroelektronik“

Bosch eröffnet 300-mm-Wafer-Chipfabrik in Dresden

TSMC baut ja bereits fieberhaft in Japan und im U.S.-Bundesstaat Arizona. Doch die fortschrittlichste Technologie wird voraussichtlich in Taiwan bleiben – wo sowohl die Forschung als auch das Management angesiedelt sind.

Die taiwanesische TSMC möchte die Autoindustrie demnächst mit N5A-Chips in 5-Nanometer-Technologie beliefern, um anspruchsvolle KI-Arbeitslasten in Edge-Szenarien auf Achse zu ermöglichen. Bisher fertigt die TSMC diese Art von Chips in 7 nm-Technik (N7 und N6). Der neue Prozess soll die Energieeffizienz um rund 40 Prozent verbessern und die Logikdichte um satte 80 Prozent steigern. Die Chips sollen im dritten Quartal 2022 in hohen Stückzahlen lieferbar sein.

TSMCs Fertigungslinie in 3 nm soll in der zweiten Jahreshälfte 2022 anlaufen; zu jenem Zeitpunkt dürfte Intel gerade einmal bei 7 nm angekommen sein. Doch damit nicht genug: Noch vor Anfang 2023 möchte TSMC in der Lage sein, aus der 2 nm-Fabrik in Taiwan den HPC- und Smartphone-Markt zu beliefern, teilte das Unternehmen Anfang August mit.

Erste Güte aus zweiter Hand?

„Ähnlich wie bei einem Verkehrsstau und dem Ripple-Effekt wirkt sich eine Störung in der Halbleiter-Lieferkette, die an der Kapazitätsgrenze arbeitet, auf die gesamte Lieferkette aus“, so IDC. So treibt die weltweite Chip-Knappheit inzwischen immer mehr Unternehmen dazu, für ihre Rechenzentren gebrauchte Geräte zu beziehen. Das Aufkommen selbstheilender Anwendungsarchitekturen hat die Fehlertoleranz für Hardwarekomponenten mit einer (unbekannten) Vorgeschichte tendenziell erhöht.

Was Hyperscaler an Hardware ausmustern, „fliegt“ im Nullkommanichts über die sprichwörtliche Ladentheke von Resellern wie servershop24.de, serverschmiede.com oder 2nd-source.de, in der Regel als einzelne Ersatzteile. Den größten Wert auf dem Sekundärmarkt haben Speicher und CPUs.

In Rechenzentren sind alle kritischen Komponenten – ob PDUs, Kühlung, Compute, Storage oder Konnektivität – mit einer gehörigen Dosis an Paranoia mehrfach redundant ausgelegt. Doch bei der Produktion von Halbleiterchips sah die ganze Industrie nichts Falsches darin, sich auf einen einzigen Anbieter zu verlassen und die Erkenntnisse rund um die Vorteile von Redundanz in Bezug auf die eigenen Versorgungsketten einfach in den Wind geschlagen.

Ohne eigene Produktionskapazitäten sind bloße Eigentumsrechte an Chip-Designs offenbar nur wenig wert. Die Ansicht von Gelsinger macht ihn zu einer führenden Stimme unter den Führungskräften, die argumentieren, dass die aktuelle Explosion der Nachfrage nach Chips mehr als nur eine kurzzeitige Angebotskrise sei.

Broadcom-CEO Hock E. Tan hält an seiner Position fest, dass die derzeitige Angebotsknappheit die Branche wohl kaum in den Überflieger verwandelt habe, an den Gelsinger und andere so gerne glauben möchten. Während Broadcom in der Pandemie einen zweistelligen Umsatzanstieg verzeichnet habe, würde es sich bei der Chip-Industrie grundsätzlich um eine reife Branche handeln, die eher zu einem geringeren Wachstum zurückkehren dürfte, sobald sich der Staub gelegt haben werde.

* Das Autoren-Duo Anna Kobylinska und Filipe Pereia Martins arbeitet für McKinley Denali Inc. (USA).

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