analyse

De grote droogte in elektronicaland

©Bloomberg

Terwijl de wereldeconomie maar wat graag wil herstellen van de coronapandemie, hapert in de machinerie een cruciaal radertje. Microchips zijn schaars en blijven dat nog geruime tijd. Waarom is het zo moeilijk om dat tekort weg te werken?

Van computers en smartphones tot auto’s en zelfs ijskasten en wasmachines. Zowat elk product met een stekker of een batterij huist tegenwoordig een lading microchips die de boel laat draaien. Maar de aanvoer hapert al maanden. Verschillende bedrijven, waaronder de autobouwers Volvo, Volkswagen en General Motors, moesten hun productie verlagen of stilleggen wegens de chipschaarste.

Waarom zijn er te weinig chips?

De vraag naar chips zit door meerdere trends in de lift, terwijl ze ernstig verstoord is geraakt door de pandemie.

Hoe problematisch is dat?

Chips zijn in veel sectoren een cruciale schakel. De bedrijven zien hun wachttijden verdubbelen tot verviervoudigen en moeten soms de productie terugschroeven of stilleggen.

Wat is de oplossing?

De enige oplossing is de capaciteit vergroten, maar dat vergt veel geld en tijd. Een chipfabriek bouwen duurt een tweetal jaar. Experts zien de huidige problemen dus nog even aanslepen.

De redenen voor dat tekort zijn veelvuldig. ‘Je kan spreken van een perfecte storm’, zegt Lode Lauwers, directeur business development bij het Leuvense onderzoekscentrum Imec. ‘Aan de ene kant zit je met een enorme boom in de vraag, om verschillende redenen. Door de pandemie is er veel meer vraag naar elektronica, omdat iedereen thuis een jaar achter diverse schermen heeft gezeten. Daarnaast zit je met trends in 5G en in de auto-industrie die de vraag opdrijven.’

Zeker in die laatste sector staat de opwaartse trend nog maar aan het begin, zegt Lauwers. ‘Ik heb sinds kort een volledig elektrische wagen. Een paar jaar geleden was je een alien als je met zo’n ding rondreed, vandaag is dat het nieuwe walhalla in de autosector. De vraag naar elektronica uit die hoek nam al toe, met chips die onder andere het ‘in car entertainment’ en de ‘engine control’ regelen. Maar met de elektrificatie van auto’s is de kans groot dat de vraag uit de sector de komende jaren nog eens maal vijf gaat.’

We zullen nog een jaar of twee in de miserie zitten.
Bram De Muer
CEO ICSense

Die boomende vraag botst met de realiteit op het veld. Daar zetten de grote chipfabrikanten als TSMC, Intel en Samsung de voorbije jaren fors in op fabrieken voor de nieuwste generatie piepkleine en hyperkrachtige chips met een procesnode van 7 nanometer - chips worden geordend volgens hun kleinste onderdeeltje. Maar daarbij hebben ze fout ingeschat hoe hoog de vraag zou blijven naar de vorige generatie technologie.

Lauwers: ‘Veel toepassingen en toestellen hebben vandaag geen nood aan die nieuwste generatie chips, het is doenbaar en economisch interessant om met de vorige generatie te werken. De chips met procesnodes van 55 tot 40 nanometer worden volop gebruikt in auto’s, maar ook voor beeldopvangers in smartphones of om huishoudtoestellen met het internet te verbinden. Het tekort zit bij die technologie. Dat is een inschattingsfout geweest in de sector.’

Coronakramp

Die krappe dynamiek kreeg in de lente van vorig jaar helemaal een schok, toen de coronapandemie uitbrak. Toen schroefden veel bedrijven - vooral uit de autosector - plots hun bestellingen terug, omdat ze de inschatting maakten dat de vraag naar hun producten zou instorten. Ook de chipfabrieken - foundries of fabs in het chipjargon - draaiden plots op een laag pitje. ‘Toen is drie à vier maanden heel weinig geproduceerd’, zegt Bram De Muer, de CEO van de chipontwikkelaar ICSense.

Omdat de vraag veel sneller dan verwacht herstelde, liepen de orderboeken van de foundries echter meteen weer vol. In die mate dat de fabrikanten niet aan de vraag konden voldoen, na maanden op een laag pitje te hebben gedraaid. Dat gat valt niet zomaar te vullen.

Voor een stuk ligt dat aan de complexiteit van het maakproces van een microchip. In een zeer benepen notendop is een chip als een lasagne opgebouwd uit veel flinterdunne laagjes, die elk een eigen patroon meekrijgen (zie grafiek). Maar zo één laagje leggen - in technisch jargon een ‘lichtstap’ - duurt zelfs in de geavanceerdste fabrieken een volledige dag. Van start tot finish duurt het al gauw drie maanden voor een chip een afgewerkt product is. Toen de fabrieken weer op volle toeren begonnen te draaien duurde het daardoor maanden voor die chips op de markt kwamen.

Daarbij komt dat de productieketen van chips zo is georganiseerd dat het de facto onmogelijk is even de productie op te schalen om de achterstand in te halen. De Muer: ‘Omdat chips maken peperduur is, is de productieketen tot in de puntjes geoptimaliseerd. Die fabrieken draaien permanent op een capaciteit van haast 100 procent. Het is geen kwestie van gewoon wat meer van de band te laten rollen om de achterstand goed te maken.’

Gemorrel in de marge

Fabrikanten proberen nu met enkele truken van de foor de capaciteit toch wat op te drijven. Onderhoudsbeurten aan de machinerie worden uitgesteld en hier en daar wordt geprobeerd de productiesnelheid voorzichtig op te drijven. Maar meer dan wat gemorrel in de marge is dat niet. De Muer schat dat in het huidige tempo elke maand zowat 1 procent van de achterstand wordt ingelopen.

Het is ook niet zo dat je de productielijnen zomaar kan aanpassen om de capaciteit op te drijven van de chips die het meest nodig zijn, zegt Lauwers. ‘Zo’n fabriek is in infrastructuur en vormgeving precies ontworpen om tien jaar of langer één ‘chipfamilie’ te maken, wat ze perfect moeten uitvoeren. Daar plots een ander product doorjagen, waar andere toestellen, materialen en chemische stoffen voor nodig zijn, is niet realistisch.’

Die situatie laat zich voelen in de economie. De wachttijden voor chips zijn voor veel bedrijven verviervoudigd, wat een stevige rem zet op het economisch herstel. ‘Ik zie klanten in de problemen komen omdat ze geen nieuwe projecten kunnen opstarten of te weinig productiecapaciteit krijgen’, zegt De Muer.

Ook de eindconsument voelt stilaan de chipschaarste, met lange wachttijden voor bepaalde producten, zoals auto’s of laptops. ‘Ik moest vorige week een laptop bekijken voor mijn zus’, zegt Lauwers. ‘Maar er stond bij dat die nog moest binnenkomen. Ik heb haar maar meteen gezegd om een andere te kiezen, want dat ze hem anders over zes maanden nog niet heeft.’

Een ‘fab’ bouwen

Het enige mogelijke antwoord is ‘fabs’ bij te bouwen. Maar ook dat is gemakkelijker gezegd dan gedaan. De machinerie is zo complex dat het lang duurt voor een fab gebouwd is. Die toestellen, waarvan de kostprijs al gauw oploopt tot 100 miljoen dollar per stuk, zijn zo groot dat drie jumbojets nodig zijn om ze op locatie te krijgen als ze zijn gebouwd. ‘Het duurt gemakkelijk twee jaar voor zo’n fabriek er staat’, zegt De Muer.

Met zo’n fabriek gaat al snel een investering van 15 à 20 miljard dollar gepaard, zegt Lauwers. De chipfabrikanten springen niet lichtzinnig om met hun investeringsbeslissingen. Dat het tekort voorkomt bij oudere, minder rendabele technologie, maakt de zaak complex. De vraag is of de chips waar klanten storm voor lopen over tien à vijftien jaar nog zo gegeerd zijn. Een foute inschatting kan een financieel gat van miljarden dollars slaan.

15
miljard
Een chipfabriek neerpoten kost al gauw 15 miljard dollar en de bouw duurt snel twee jaar.

Er werd dan ook lang getwijfeld in de sector. Maar de nijpende situatie lijkt de jongste weken zaken in beweging te zetten. In april kondigde de Taiwanese chipreus TSMC aan de komende drie jaar 100 miljard dollar te investeren in capaciteit. Intel had eerder beloofd 20 miljard dollar te pompen in twee extra fabrieken in de VS, vanaf 2024. Het Koreaanse Samsung plant 116 miljard in chipcapaciteit te pompen tegen 2030, en ook het Amerikaanse Globalfoundries liet weten zijn investeringsbudget voor de komende jaren te verdubbelen.

Het relanceplan van de Amerikaanse president Joe Biden heeft 50 miljard dollar veil om de chipindustrie uit te bouwen en minder afhankelijk te worden van Azië voor een cruciale bouwsteen in veel economisch belangrijke sectoren. Hoewel dat veel geld is, wordt over die bijdrage wat lacherig gedaan. De Amerikaanse sectorfederatie van de chipindustrie schat dat 1.400 miljard dollar moet worden gespendeerd als de VS voor chips economisch onafhankelijk willen worden.

Er bestaat helaas geen ‘quick and dirty’ oplossing voor het chiptekort.
Lode Lauwers
Directeur business development IMEC

Of dat er ooit van komt, valt af te wachten. Maar de push naar meer capaciteit belooft ondertussen wel beterschap voor de toekomst. Wie echter nu dringend chips nodig heeft, moet geduld uitoefenen. ‘We zitten zeker nog één à twee jaar in de miserie’, zegt De Muer. ‘Er bestaat helaas geen ‘quick and dirty’ oplossing’, bevestigt Lauwers.

Lees verder

Advertentie
Advertentie
Advertentie

Gesponsorde inhoud

Gesponsorde inhoud