Wie DC/DC-Wandler-Kunden unter der weltweiten Halbleiterknappheit zu leiden haben

Die Halbleiterindustrie stützt sich auf komplexe globale Lieferketten, die mehrere Stufen umfassen, darunter die Produktion von Rohstoffen, die Herstellung von Chips, die Montage und die Prüfung. Störungen auf jeder Stufe der Lieferkette, wie Naturkatastrophen, Handelsspannungen oder logistische Herausforderungen, können den Fluss der Komponenten unterbrechen und die Produktionskapazität beeinträchtigen.

In den letzten Jahren sind die Probleme der Halbleiterindustrie weltweit in die Schlagzeilen geraten. Es hat schon früher Störungen gegeben, die in erster Linie auf ein Missverhältnis zwischen Angebot und Nachfrage zurückzuführen waren. Die COVID-19-Pandemie spielte jedoch eine wichtige Rolle bei der Auslösung der aktuellen Krise.

Unterbrochene Lieferketten

Durch die Pandemie wurden die Lieferketten weltweit unterbrochen, da es zu Abriegelungen, Reisebeschränkungen und Grenzschließungen kam. Dies führte zu Verzögerungen bei der Beförderung von Rohstoffen, Komponenten und Fertigprodukten. Die Halbleiterhersteller sahen sich mit Problemen bei der Beschaffung der erforderlichen Rohstoffe und der Lieferung von Produkten konfrontiert, was sich auf die Produktion und den Vertrieb auswirkte.

Stilllegung von Halbleiterfabriken

Als Reaktion auf die Pandemie mussten viele Halbleiterproduktionsstätten ihren Betrieb vorübergehend einstellen, um Gesundheits- und Sicherheitsrichtlinien einzuhalten oder um der geringeren Nachfrage gerecht zu werden. Diese Stilllegungen unterbrachen die Versorgung mit Halbleitern und ließen eine Lücke in der Produktionskapazität entstehen.

Zusätzlich zu diesen unmittelbaren Auswirkungen trugen mehrere damit zusammenhängende Faktoren dazu bei, die Halbleiterknappheit zu verlängern, indem sie das normalerweise fein abgestimmte Gleichgewicht zwischen Angebot und Nachfrage störten.

• Unvorhergesehene Nachfrage im Automobilsektor: Die Automobilindustrie erlebte zu Beginn der Pandemie einen plötzlichen Nachfragerückgang, was die Automobilhersteller dazu veranlasste, ihre Halbleiteraufträge zu reduzieren. Angesichts der Möglichkeit, dass ihre Fabriken mit reduzierter Leistung arbeiten müssten, teilten die Halbleiterfabriken ihre Kapazitäten auf die nächsten Kunden um. Als die Verbrauchernachfrage nach Fahrzeugen schneller als erwartet wieder anstieg, standen den Automobilhersteller keine Halbleiter zur Verfügung, was zu Produktionsverzögerungen und Produktionsrückgängen führte. Erinnern Sie sich an all die Bilder von fast fertigen Fahrzeugen, die nur noch auf das eine wichtige elektronische Modul warten?
• Gestiegene Nachfrage nach Elektronik: Da die Menschen auf der ganzen Welt gezwungen waren, während der Sperrungen und Einschränkungen von zu Hause aus zu arbeiten, zu lernen und sich zu unterhalten, stieg die Nachfrage nach elektronischen Geräten wie Laptops, Tablets, Spielkonsolen und Haushaltsgeräten sprunghaft an. Diese plötzliche Nachfragesteigerung stellte eine zusätzliche Belastung für die Halbleiterhersteller dar.
• Wandel im Verbraucherverhalten: Die Pandemie führte zu einer Veränderung des Verbraucherverhaltens mit einer stärkeren Abhängigkeit von E-Commerce, Online-Streaming und digitalen Diensten. Dies führte zu einer höheren Nachfrage nach Rechenzentren, Cloud-Computing-Infrastruktur und Netzwerkausrüstung, was wiederum den Bedarf an Halbleitern erhöhte.

Obwohl die Engpässe auf mehreren Stufen der DC/DC-Wandler-Lieferkette zu beobachten sind, haben die langjährigen Vereinbarungen von RECOM mit den Lieferanten eine ausreichende Bevorratung aller Produkte sichergestellt.

Obwohl Spitzengeräte mit Sub-10nm-Knoten, die auf 300mm-Wafern hergestellt werden, die meiste Aufmerksamkeit auf sich ziehen, sind diese nicht für Leistungsanwendungen geeignet. DC/DC-Wandler und andere Leistungshalbleiter verwenden in der Regel Mature Nodes von 350nm bis 90nm, die in älteren Fabriken auf 200mm-Wafern hergestellt werden.

Seit einigen Jahren sind die weltweiten 200mm-Fertigungskapazitäten knapp. Die Hersteller bauen neue 200mm-Fabriken und stellen ältere Verfahren von der 200-mm- auf die 300-mm-Produktion um, aber die Schaffung neuer Kapazitäten ist ein langwieriger Prozess. Ein großer Hersteller schätzt, dass der Bau einer neuen Fabrik etwa drei Jahre, 6.000 Bauarbeiter und 10 Milliarden US-Dollar erfordert. Es ist natürlich möglich, die Produktionskapazität einer bestehenden Fabrik zu erhöhen, aber dazu ist eine große Anzahl zusätzlicher Geräte erforderlich, z. B. Prüfmaschinen, Polier- und Kantenschleifmaschinen sowie Fotolithografieanlagen. Die Hersteller solcher Anlagen sind jedoch in vielen Fällen bereits ausgelastet.

Es ist zu erwarten, dass die Engpässe bei verschiedenen Bauelementetypen anhalten werden. Zwei Bauelemente, die für die Produktion von DC/DC-Wandlern von entscheidender Bedeutung sind, nämlich Leistungs-MOSFETs und Power-Management-ICs (PMICs), gehörten in den letzten Jahren zu den Mature-Node-Bauelementen, die mit erheblichen Lieferengpässen zu kämpfen hatten.

Noch bevor die Hersteller von passiven Bauelementen wie Widerständen und Kondensatoren ihre Mitarbeiter wegen der Pandemie nach Hause schickten, zeigten langfristige Trends einen deutlichen Anstieg der Nachfrage nach ihren Produkten. Ein gutes Beispiel dafür sind Mehrschicht-Chipkondensatoren (MLCC). In der Automobilbranche werden immer mehr Kondensatoren benötigt, was auf die Umstellung auf Elektrofahrzeuge (EVs) und die Zunahme anspruchsvoller Funktionen wie fortschrittliche Fahrerassistenzsysteme (ADAS) zurückzuführen ist. Ein Standardfahrzeug mit Verbrennungsmotor verbraucht zwischen 2.000 und 3.000 Kondensatoren. Die Verbrauchernachfrage und staatliche Auflagen treiben den Marktanteil von Elektrofahrzeugen mit fortschrittlichen Funktionen an, was zu einem überwältigenden Wachstum des Inhalts führt - bis zu 22.000 MLCCs werden in einem einzigen Elektrofahrzeug mit ADAS-Funktionen benötigt.

Fahrzeuge sind nicht einmal der größte Markt für MLCCs. Diese Ehre gebührt den Smartphones. Jährlich werden etwa 1,5 Milliarden Smartphones produziert, wobei die Spitzenmodelle jeweils bis zu 1000 Kondensatoren enthalten. Die Nutzer von DC/DC-Wandlern bekommen das zu spüren, da die Kondensatorhersteller ihre Produktion von den größeren Kondensatoren, die für Stromversorgungsanwendungen benötigt werden, umleiten, um die steigende Nachfrage nach den viel kleineren Bauteilen zu befriedigen, die für Smartphones benötigt werden.

Die Hersteller der wichtigsten Rohstoffe für die Halbleiterherstellung waren wie alle anderen auch von Werksschließungen und Produktionsunterbrechungen betroffen. Infolgedessen sind die Preise für Rohstoffe - die sehr empfindlich auf das Gleichgewicht zwischen Angebot und Nachfrage reagieren - in den letzten Jahren stetig gestiegen. Die Kupferpreise sind seit Anfang 2019 um etwa 80% und für Kunstharz um 18% gewachsen. Außerdem stellten im Jahr 2022 die beiden führenden ukrainischen Lieferanten von Neongas in Halbleiterqualität, die für etwa die Hälfte des weltweiten Angebots verantwortlich sind, ihren Betrieb ein, als Russland seine Angriffe gegen das Land verstärkte und damit drohte, die Preise in die Höhe zu treiben und die bestehenden Engpässe zu verschärfen.

Es gab sogar einen Engpass bei den Versandkartons. Als die Pandemie ausbrach und das Online-Shopping in die Höhe schoss, begannen Einzelhändler wie Amazon, Karton zu horten, um die Nachfrage zu befriedigen, so dass viele kleinere Anbieter leer ausgingen. Anfang 2021 erreichte der Preis für Pappe ein Rekordhoch, wie aus dem Erzeugerpreisindex und dem US Bureau of Labor Statistics hervorgeht.

Zumindest könnte diese Knappheit bald ein Ende haben. Nach Angaben eines Branchenverbands gingen die US-Kartonlieferungen im vierten Quartal 2022 um 8,4% zurück, was vielleicht ein Zeichen dafür ist, dass die Übernachfrage in ein Überangebot umschlägt.

Inmitten all dieser Unkenrufe fragen Sie sich wahrscheinlich, wie sich dies auf Ihre Versorgung mit DC/DC-Wandlern auswirken wird und was RECOM unternimmt, um die kontinuierliche Versorgung sicherzustellen und Ihre Produktionslinien am Laufen zu halten.

Wie wir in Teil 2 herausfinden werden, hat RECOM die Marktdynamik, die sich auf die Produktlinien auswirkt, genau im Auge behalten und Verfahren eingeführt, um die Auswirkungen auf die Kunden zu minimieren. Erfahren Sie mehr in unserem nächsten Blog.