Autofabrikanten van Tokio tot Detroit verlagen de productie. PlayStations worden steeds moeilijker te vinden in winkels. Zelfs aluminiumproducenten waarschuwen voor een potentieel daling verder. Ze hebben allemaal één ding gemeen: een abrupt en trapsgewijs wereldwijd tekort aan halfgeleiders.
Halfgeleiders, ook wel bekend als geïntegreerde schakelingen of vaker gewoon chips, zijn misschien wel het kleinste maar meest veeleisende product dat ooit op wereldschaal is vervaardigd. Dat niveau van kosten en moeilijkheidsgraad heeft geleid tot een groeiende wereldwijde afhankelijkheid van twee Aziatische grootmachten - Taiwan Semiconductor Manufacturing Co. en Samsung Electronics Co. - een afhankelijkheid die wordt verergerd door de pandemie en de oplopende spanningen tussen de VS en China, zelfs vóór het huidige tekort. Honderden miljarden zullen de komende jaren door regeringen en bedrijven in een overvloed aan sectoren worden uitgegeven aan een "chiprace" met zowel geopolitieke als economische implicaties.
1. Waarom is er een tekort aan chips?
Veel, maar niet alle, verstoringen kunnen verband houden met de pandemie. Hier zijn enkele factoren:
* Het thuisblijvende tijdperk veroorzaakt door het coronavirus duwde de vraag boven de door chipmakers geprojecteerde niveaus. Vergrendelingen stimuleerden de groei van de verkoop van laptops aan hun hoogst in een decennium, samen met thuisnetwerkapparatuur en monitoren, toen kantoorwerk niet op kantoor werkte en Chromebooks toen de school de school verliet. De verkoop steeg ook voor huishoudelijke apparaten, van tv's tot luchtreinigers, die nu allemaal worden geleverd met aangepaste chips. Zelfs webcams zoals de Razer Kiyo werden moeilijk te vinden nadat videodiensten een hoge vlucht namen voor werk en entertainment.
* Onzekerheden veroorzaakt door de pandemie leidden tot scherpe schommelingen in bestellingen. TSMC leidinggevenden zeiden tijdens de twee meest recente inkomstenoproepen dat klanten meer voorraad hebben opgebouwd dan normaal om zich in te dekken tegen onzekerheden. Autofabrikanten die drastisch bezuinigden in de vroege dagen van de uitbraak, onderschatten hoe snel de verkoop zou herstellen. Ze haastten zich eind vorig jaar om bestellingen opnieuw te plaatsen, maar werden afgewezen omdat chipmakers zich tot het uiterste inspannen om smartphonegiganten zoals Apple inc.
* Voorraden: pc-makers begonnen begin 2020 te waarschuwen voor een krap aanbod van halfgeleiders. Halverwege het jaar Huawei Technologies Co. - een grote fabrikant van smartphones en netwerkapparatuur - begon componenten te hamsteren om zijn overleving te verzekeren van Amerikaanse sancties die dreigden het af te sluiten van zijn belangrijkste leveranciers van chips. Andere Chinese bedrijven volgden dit voorbeeld en de invoer van frites van het land steeg tot bijna $ 380 miljard in 2020 - bijna een vijfde van de totale invoer van het land voor het jaar.
2. Wat is het resultaat?
Sommige bedrijven worden mishandeld. Chip-tekorten zullen naar verwachting $ 61 miljard aan omzet wegvagen voor autofabrikanten alleen en vertraging de productie van een miljoen voertuigen in het kwartaal van maart, maar de gevolgen dreigen nu de veel grotere elektronica-industrie te treffen. Niet alleen auto's maar mogelijk een breed spectrum van chipzware producten, van telefoons tot gameconsoles, kan tekorten of prijsstijgingen zien. NXP Semiconductors NV en Infineon Technologies AG beiden gaven aan dat leveringsbeperkingen verder zijn gegaan dan Automotives.
3. Wie zijn de grote spelers?
Geavanceerde logica-chips halen de krantenkoppen als de duurste en meest complexe stukjes silicium die computers en smartphones hun intelligentie geven. Als je hoort over Apple-, Qualcomm- of Nvidia-chips, zijn die bedrijven eigenlijk alleen maar de ontwerpers van de halfgeleiders, die worden gemaakt in fabrieken die gieterijen worden genoemd.
* TSMC leidt de industrie in productiemogelijkheden en iedereen slaat nu een pad naar de deur om de beste chips te krijgen die in zijn Taiwanese faciliteiten worden gemaakt. Het aandeel van het bedrijf in de wereldwijde gieterijmarkt is groter dan zijn volgende drie concurrenten samen.
* Samsung, over het algemeen een grotere chipmaker vanwege zijn dominantie in geheugenchips, probeert die goudmijn aan te scherpen en verbetert zijn productietechnologie om algemeen te worden beoordeeld als de beste optie achter TSMC. Bedrijven zoals Qualcomm Inc. en Nvidia Corp. zijn steeds vaker bij Samsung terechtgekomen.
* Intel Corp, de laatste Amerikaanse kampioen in het veld, heeft nog steeds meer inkomsten dan welke andere chipfabrikant dan ook, maar zijn markt is sterk geconcentreerd in computerprocessors en productievertragingen hebben het kwetsbaar gemaakt voor rivaliserende ontwerpers die een aandeel nemen met TSMC.
* TSMC en Samsung hebben te maken met kleinere concurrenten, waaronder Global Foundries, China's Semiconductor Manufacturing International Corp. en Taiwan Verenigde Micro-elektronica Corp Maar die rivalen lopen minstens twee tot drie generaties achter op de technologie van TSMC.
4. Wat gebeurt er in deze race?
De twee Aziatische giganten geven veel geld uit om hun dominantie te versterken: TSMC verhoogde de beoogde kapitaaluitgaven voor 2021 tot maar liefst $ 28 miljard van een record van $ 17 miljard een jaar eerder, terwijl Samsung ongeveer $ 116 miljard op een tien jaar durend project om zijn Taiwanese aartsrivaal te vangen. Maar China is hard aan het pushen om in te halen. Het is al jaren gericht op het verminderen van zijn afhankelijkheid van de VS. technologie, vooral in chips. De inspanningen van de Trump-regering om de technologiegiganten van China te beteugelen - door de toegang van Huawei tot chips te blokkeren en door Amerikaanse investeringen in tal van spelers zoals SMIC en Xiaomi Corp. - kristalliseerde die angsten. Peking heeft het maken van chips verankerd als een van zijn grootste prioriteiten in zijn nationale economische blauwdrukken, en heeft dat ook gedaan toegezegd meer dan $ 140 miljard uitgeven aan de opbouw van een binnenlandse halfgeleidersector van wereldklasse. Maar het heeft nog een lange weg te gaan. In de automobielsector bijvoorbeeld heeft China de afgelopen jaren een groot aantal chipontwerpbedrijven ontwikkeld, maar ze zijn nog steeds niet in staat om de geavanceerde chips te maken die nodig zijn voor de auto's van vandaag.
5. Hoe zit het ergens anders?
Gezien de moeilijkheid om geavanceerde capaciteiten voor het maken van chips te ontwikkelen, bungelen regeringen van Brussel tot Washington prikkels voor iedereen die geavanceerde faciliteiten in hun achtertuin wil bouwen of uitbreiden. Het Witte Huis zal naar verwachting in de komende weken een uitvoerend bevel ondertekenen voor een overheidsbrede beoordeling van de toeleveringsketen voor kritieke goederen, waarbij het tekort aan chips een centraal punt van zorg is achter de sonde. De administratie Biden, die een langere termijn aan het samenstellen is plan voor de levering van chips, zal een sleutelrol spelen bij het formuleren van belastingvoordelen voor een voorgestelde TSMC-fabriek van $ 12 miljard in Arizona en een andere duurdere Samsung-fabriek, mogelijk in Texas. En de Europeese Unie is aangezien het bouwen van een geavanceerde halfgeleiderfabriek in Europa met mogelijke hulp van TSMC en Samsung. Regeringen, waaronder China, overwegen nu verschillende manieren om lokale bedrijven te steunen.
6. Waarom is het zo moeilijk om op fiches te concurreren?
Chipmaking is een bedrijf met grote volumes dat ongelooflijke precisie vereist, samen met het maken van enorme langetermijnweddenschappen op een gebied dat onderhevig is aan snelle veranderingen. Bekende bedrijven zoals Texas Instruments Inc., International Business Machine Corp. en Motorola zijn gestopt of opgegeven om de meest geavanceerde chipfabricage bij te houden. Tegenwoordig richten de meeste bedrijven zich op design. Met slechts drie bedrijven - TSMC, Samsung en Intel - die nog steeds geavanceerde logica-chips maken, en het Amerikaanse bedrijf moeite heeft om bij te blijven, is een cruciale vaardigheden geconcentreerd in de handen van slechts een paar. Chips worden gemaakt in fabrieken die miljarden kosten om te bouwen en uit te rusten. Ze moeten 24/7 hard draaien om hun investering terug te verdienen. Maar dat is het niet alleen. Opbrengst, of het aantal goede fiches per batch, bepaalt het succes of falen. Het vergt jarenlange knowhow en ervaring om een rendement van 90% te halen uit het complexe fotolithografische proces dat gebruikt wordt om chips te maken. Stel je voor doorwaadbare plaats blij zijn om een auto op de tien weg te gooien. Maar chipmakers, die miljoenen chips maken in een proces dat drie tot vier maanden in beslag neemt, zijn succesvol als ze die score halen. Een gieterij slokt enorme hoeveelheden water en elektriciteit op en is kwetsbaar voor zelfs de kleinste verstoringen (of het nu gaat om stofdeeltjes of verre aardbevingen). In 2019 heeft TSMC ongeveer 10 miljoen geavanceerde 12-inch wafers verzonden.
7. Wie profiteert van de chipoorlogen?
Zelfs kleine verbeteringen in halfgeleiders kunnen aanzienlijke besparingen in energie en kosten opleveren wanneer ze worden vermenigvuldigd over de volledige schaal van zoiets als Amazon Web Diensten. Naarmate 5G mobiele netwerken snel groeien en de vraag naar data-zware video- en gamestreaming toeneemt en meer mensen vanuit huis werken, zal de behoefte aan nieuwer, energiezuiniger silicium alleen maar toenemen. Een manier om de verfijning van een chip te meten, zijn de zogenaamde lijnbreedtes of de afstand tussen circuits. De huidige standaard in geavanceerde chips is 5 nanometer of miljardste van een meter, ongeveer een honderdduizendste van de breedte van een haarlok, hoewel TSMC en Samsung dat wel zijn werken aan 3nm massaproductie tegen 2022. Naast 5G is de opkomst van kunstmatige intelligentie een andere kracht die chipmakers ertoe aanzet om te innoveren: AI is afhankelijk van massale gegevensverwerking. Efficiëntere of energiebesparende ontwerpen worden ook een kritische overweging, aangezien het zogenaamde internet der dingen - een universum van slimme of verbonden apparaten, van de stevigste telefoons tot de meest voorkomende koelkasten en wasmachines - naar verwachting het gebruik van chips exponentieel zal doen toenemen. in de komende jaren.
8. Hoe past Taiwan in dit alles?
De democratie op het eiland is dankzij TSMC en een heel ecosysteem gericht op hoogwaardige elektronica naar voren gekomen als een spil in de industrie. Amerikaanse, Europese en Japanse autofabrikanten lobbyen bij hun regeringen om hulp bij het navigeren door de chipcrisis, waarbij Taiwan en TSMC wordt gevraagd om in te grijpen. nam deel aan de grote machtsrivaliteit tussen de VS en China - een impasse die onder de regering-Biden waarschijnlijk niet zal verdwijnen.
De referentieplank
- A diepe duik over hoe de wereld zo afhankelijk werd van Taiwan voor zijn chips.
- Meer snelle opnames op de internet van dingen, waarom een elektrische auto is zo duur, en dat van Taiwan strakke koord.
- Anjani Trivedi van Bloomberg Opinion Toyota's chip overschot, Waarschuwt Alex Webb voor een Europeaan witte Olifant chipfabriek en Tim Culpan op Samsung's zwakke punten.
- The Economist ziet de geopolitieke strijd over chipmaking die een nieuwe fase ingaat.
- Biden's team is verpanding een 100-daagse review gericht op knelpunten in toeleveringsketens.
Bloomberg: Debby Wu; Sohee Kim; en Ian King
