Vastlopende chipketens vereisen oplossingen voor de lange termijn

Vastlopende chipketens vereisen oplossingen voor de lange termijn Door: FHI federatie van technologiebranches

De mondiale productieketen voor halfgeleiders en componenten is ernstig verstoord geraakt door een combinatie van factoren die door deskundigen als de ‘perfecte storm’ wordt omschreven. Chiptekorten en moeilijk leverbare componenten zijn het gevolg, terwijl de vraag naar dergelijke elektronica volgens alle modellen sterk zal blijven groeien. Waarom is de productieketen zo fragiel gebleken? Wat zijn de oplossingen?

Door: Dimitri Reijerman

Autofabrikanten wereldwijd leggen noodgedwongen hun productie stil, Philips waarschuwt voor een productiestop van medische apparatuur en elektronicaproducten, zowel voor de consumentenmarkt als voor de b2b-sector, krijgen een steeds langere levertijd en aanzienlijk hogere prijzen. Dit alles is het gevolg van een groeiend chiptekort op mondiale schaal. De problemen zijn structureel en hebben een hoge economische impact, juist in een tijd waarin bedrijven snakken naar groei om uit de economische crisis te komen.

De duidelijk aanwijsbare reden voor de problemen in de leveringsketen van halfgeleiders en componenten is uiteraard de coronacrisis. In de eerste maanden van de pandemie, begin 2020, ontstonden de eerste verstoringen. Zo annuleerden bedrijven uit de automotive-sector en masse orders. Bovendien kwamen productielijnen en zelfs complete fabrieken stil te liggen als gevolg van lockdowns en andere coronamaatregelen. Bedrijven werden onzeker waardoor de balans tussen vraag en aanbod sterk verstoort raakte.

De lockdowns veroorzaakten nog een verschuiving: de markt voor consumentenelektronica liet een sterk groeiende vraag zien, doordat mensen thuis aan de slag gingen. Daarvoor is hardware nodig, niet alleen om te kunnen werken maar ook om zich te vermaken. Laptops en PlayStations waren niet aan te slepen. Dit had weer tot gevolg dat chipfabrikanten hun stilstaande productielijnen gingen inzetten voor de fabricage van halfgeleiders en componenten voor de consumentenmarkt. Maar al snel gingen autofabrieken weer draaien terwijl ook in deze sector de vraag hoog is. Door te kleine voorraden en een alsmaar stijgende hoeveelheid chips per auto, liepen autofabrikanten tegen een muur op.

Complexer beeld van oorzaken

Bovendien speelde voor de coronapandemie nog een aantal factoren die de complete keten kwetsbaar maakten. Zo zijn alle grote foundries geconcentreerd in Azië. Zo bleken de reusachtige fabrieken van TSMC in Taiwan gevoelig voor watertekorten als gevolg van de ergste droogte in decennia. In Texas, waar Samsung ook halfgeleiders produceert, was weer het probleem van grootschalige stroomstoringen. Kortom: het veranderende klimaat speelt de halfgeleidersector nu al parten.

Een ander pijnpunt is dat de markt sterk afhankelijk is van ‘de grote jongens’, met name Samsung en TSMC. Het gaat daarbij om chips op basis van kleine productieprocessen (7nm of kleiner). De bouw van nieuwe fabrieken voor de productie van dergelijke high end-chips kost miljarden dollars, investeringen die maar weinig partijen kunnen opbrengen.

De elektronicamarkt worstelde al voor de coronacrisis nog met de handelsoorlog tussen China en de Verenigde Staten. Deze is nog lang niet beëindigd. De VS besloot onder andere maatregelen te nemen tegen de Chinese elektronicareus Huawei. Deze handelsbeperkingen hadden weer effect op bedrijven als TSMC: orders werden verminderd en productiecapaciteit moest herverdeeld worden.

Oplossingen

Het is duidelijk dat de coronacrisis niet als enige oorzaak is voor de problemen. Bedrijven en overheden spreken daarom ook over een ‘perfecte storm’ waar iedereen in de elektronicaketen last van heeft of gaat krijgen. Ook kan het wereldwijde chiptekort nog enige tijd aanhouden: analisten denken dat het tot diep in 2022 of zelfs tot in 2023 kan gaan duren, terwijl ook chipfabrikanten geen herstel op de korte termijn verwachten.

Wel denkt men hard na over structurele oplossingen. De Verenigde Staten erkent zijn (te grote) afhankelijkheid van de Aziatische chipketen en wil tientallen miljarden investeren om de bouw van fabrieken op eigen bodem te stimuleren. TSMC wil vijf compleet nieuwe fabrieken gaan optuigen in de staat Arizona, onderdeel van een investeringsprogramma van maar liefst 100 miljard dollar voor de komende drie jaar. Nederlandse bedrijven als NXP zijn ook klant bij TSMC en kunnen hier van profiteren.

Samsung en Intel kondigde soortgelijke mega-investeringen aan. Laatstgenoemde wil ook fabrieken in Europa openen en trekt de komende tien jaar daar 80 miljard dollar voor uit. Mogelijk komen er fabrieken in Duitsland, Frankrijk of Polen. Intel wil zich daarbij vooral focussen op de auto-industrie. TSMC zou ook in Europa willen investeren en de focus op de automotivesector hebben.

Subsidies voor nieuwe fabrieken?

De plannen van bedrijven als Intel om ook in de EU fabrieken op te zetten, klinken als muziek in de oren van de Europese Commissie. Momenteel fabriceert men minder dan 10 procent van alle halfgeleiders in Europa. Eurocommissaris Breton (Digitale Zaken) heeft daarom aangegeven dat het de chipproductie in de EU wil verdubbelen en bedrijven als TSMC en Intel van subsidies wil voorzien. Landen als Duitsland, Frankrijk, Italië en Nederland zijn in zijn ogen voorbeelden van landen die kunnen bijdragen.

Ondanks de plannen voor de bouw van fabs op Europees grondgebied, gaat het hier om een deeloplossing voor de langere termijn; het kan al snel vijf jaar duren voordat een nieuwe chipfabriek operationeel is. Het geeft op de middellange termijn al lucht om in bestaande fabrieken productielijnen toe te voegen. Desondanks moet er ook een heel nieuw ecosysteem van toeleveranciers ontstaan, terwijl er ook voldoende technisch opgeleid personeel nodig is. Laat daar nu juist in de EU, en dan vooral in Nederland, een enorm tekort aan zijn, ondanks pareltjes als ASML. Er komt een spannende tijd aan: hoe gaan we de chiptekorten verminderen en op termijn meer zelf produceren én sturen?