Audi, Mercedes, Suzuki: Ezért állnak le a hazai autógyárak

A mikrokontrollerek hiánya számos óriáscégnek okoz milliárdos bevételkiesést. Hogyan fajulhatott idáig a helyzet – és mi segíthet?

Egy prémiumkategóriás autóban akár 10 000 chipre és érzékelőre is szükség lehet. De még ez a szám is csak a jelenre érvényes: Ajit Manocha, a SEMI félvezetőipari szövetség elnöke azt jósolja, hogy az évtized végére tízszeresére nő az egy járműre jutó kereslet. Jelenleg azonban sok gyártó egyáltalán semmit sem épít be az autóiba, ugyanis sok helyen leállt a termelés – mivel hiány van a chipekből.

Szinte minden autógyártó (Audi, VW, Mercedes, BMW, Ford, Peugeot, Renault, Volvo vagy a Suzuki) megszenvedi ezeket a gyártási korlátozásokat. Mindegyiküknél vagy már leálltak a szerelőszalagok egy időre, vagy hamarosan le fognak állni. Még a digitális iparral jó kapcsolatokat ápoló Tesla is megsínylette a helyzetet: a Fremontban található fő üzemben két hétre leállt a Model 3 gyártása.

Hogyan lehetséges, hogy multinacionális vállalatok képtelenek a szükséges szinten tartani az alkatrészeket? Erre a kérdésre nincs egyszerű válasz, mivel mindezt nem egyetlen bűnös okozta, ráadásul nem csupán az autóipar érintett. Ugyanígy gondokat okoz a hiány az ipari gépek és háztartási eszközök gyártásában. Például a fogyasztóknak és a szélessávú szolgáltatóknak szánt internetes routerekhez is egyre nehezebb hozzájutni. A Bloomberg információi szerint főleg a routerekhez szükséges hálózatichipek azok, amelyek már alig állnak rendelkezésre. Jelenleg a routerek szállítása több mint egyéves késésekkel zajlik, a chipkészletek beszállítóinál pedig akár 300 százalékos a kapacitás túlfoglalása.

Az olyan nagy gyártók, mint a Broadcom, úgynevezett fabless vállalatok – ezek kiszervezték a hálózati chipek gyártását. A cég csupán a félvezetők tervezését végzi házon belül, majd szerződéses gyártókkal, úgynevezett öntödékkel gyártatják le a chipeket.

Ezek az öntödék az elmúlt néhány évben alábecsült beszállítókból a világgazdaság legfontosabb hardvergyártóivá váltak.

A legnagyobb ilyen cég, a TSMC (Taiwan Semiconductor Manufacturing Company) nemcsak a legolcsóbb, hanem a legjobb chipeket is gyártja – mintha csak a McDonalds a gyorséttermi ételek mellett egy michelin-csillagos konyha menüjét is kínálná vásárlóinak.

Az Intel, amelynek chipjei sokáig az iparág aranystandardját jelentették, sokat tudna erről mesélni. A processzorok tervezésének vastörvénye: minél kisebb, annál jobb. Azonban az egyre kisebb alkatrészekért folytatott versenyben az Intel már régóta nem tud lépést tartani a TSMC gyártási know-how-jával.

A megszégyenült amerikai cég új vezérigazgatója, Pat Gelsinger a cég nagy visszatérésén dolgozik: 20 milliárd dollárt akar új gyárakba fektetni, amikkel a jövőben más vállalatok számára is termelne. Szerződéses gyártóként a TSMC piaci részesedése 56 százalék. A különösen összetett, mindössze 5-10 nanométeres (nm) csíkszélességű chipek esetében ez az arány meghaladja a 80 százalékot. Ráadásul a cég már a következő nagy dobására készül: a 3 nm-es processzorok tömeggyártására. Ezekből 20 000 férne el egyetlen emberi hajszálon – keresztben.

Nincsen gyors segítség

Az atomok birodalmát, amelyben a modern chipgyártósorok működnek, nem lehet egyik napról a másikra meghódítani. Évekbe telik, amíg a gyártás hibátlanul működtethetővé válik az egy számjegyű nanométeres közegben. A jelenlegi válságban így nem várható gyors megoldás új gyárak felhúzásától.

Másrészről az autóipar általában amúgy sem a drága avantgárd termékekre tart igényt, hanem inkább az európai félvezetőgyártóktól, például az Infineontól, az NXP-től és az STMicroelectronicstól, vagy a japán Renesastól vásárol nagy tételben. Az autóipari üzletág vezetője a müncheni Infineon, amelynek piaci részesedése nagyjából 13 százalék.

Azonban – részben azért, mivel kiszervezték a gyártását olyan öntödékbe, mint a TSMC – egy alkatrésztípus ezeknek a beszállítóknak a raktáraiból is hiányzik: a mikrokontroller. A modern autókba több tucat ilyen egychipes számítógépet építenek be, például a szervokormányhoz vagy az ablakemelőhöz. Sok mikrokontrollert technikailag régen elavult, két számjegyű nanométeres csíkszélességben gyártanak, és kevesebb mint egy dollárba kerül.

Az autóipar a TSMC-től függ

Az autógyártóknak a gyártáshoz szükséges olcsó vezérlők mintegy 70 százalékát a TSMC-től kell megvásárolniuk, mert egyszerűen nincs alternatívája. A szerződéses gyártónak viszont nincs szabad kapacitása. Még ha képes is lenne hirtelen felhúzni több új gyártóüzemet, akkor sem tenné.

A 20 nm-nél nagyobb gyártástechnológiájú, öregedő chipek egyszerűen nem hoznak elég profitot, így mire egy új gyár beindítása megtérülne, a félvezetők iránti kereslet már régen lecsengene.

Emellett az autóipar meglehetősen kis hal a chipóriások számára. A VW márkaigazgatója, Ralf Brandstätter így ítéli meg saját helyzetüket: „Az autóipar jelenleg nem jelentős szereplő, vásárlóként a globális félvezetőpiacnak mindössze tizenkét százalékát adjuk”.

Sokkal több üzletet lehet kötni az IT hardvergyártókkal, mert ők versengenek a drága high-end termékekért. Az Apple például azt állítja, hogy előre lefoglalta a TSMC teljes éves 3 nm-es termelését. Amióta a cég befejezte együttműködését az Intellel, és saját tervezésű, a TSMC által gyártott nagy teljesítményű chipekkel rendelkezik, az üzlet minden eddiginél jobban virágzik.

Az Apple és társai által jelenleg tapasztalt fellendülés elsősorban a koronavírus-járvány okozta felfordulásnak köszönhető. A KSH jelentése szerint az otthoni munkavégzés csúcsán, 2020 májusában 760 000 ember, a foglalkoztatottak nagyjából 17 százaléka dolgozott távmunkában vagy home office-ban. Ráadásul az iskolások nagy része is távoktatásban tanult.

Más országokban esetenként még nagyobb arányban váltottak otthoni tanulásra és munkavégzésre, amihez természetesen rengeteg új eszközre is szükség volt. A korona előtt stagnáló IT ipar számára ez mintegy 25 százalékos pluszforgalmat hozott. Az okostelefonok, táblagépek és monitorok jobban fogynak, mint valaha. Bár az öntödék mindent megtesznek érte, hogy kielégítsék a megnövekedett keresletet, még az Apple is ellátási nehézségekkel küzd.

A PC-s játékosok még rosszabb helyzetbe kerültek, mint az Apple-vásárlók. A kriptoárak növekedése miatt a bányászok felvásárolták a grafikus kártyák jelentős részét, a maradék nagyja pedig üzletelőkhöz került, akik dupla áron adnák tovább.

A Sony PlayStation 5-re való váltás sem jelent megoldást: több millió lockdownban unatkozó játékos várja a konzolt – amely szintén az üzletelők kedvelt zsákmánya. A Sony állítólag a dizájn felülvizsgálatát tervezi, hogy csökkentse a kisebb beszállítóktól való függőségét, ami új alaplapot, és a TSMC-től érkező 6 nm-es chipet jelent. Összességében a Sony a válság ellenére eddig közel nyolcmillió PS5-öt szállított le. A PS4 első éves eladásai annak idején, ha csak kicsit is, de alacsonyabbak voltak.

Az autóipar hibás terve

Az autóipar boldog lenne a Sony problémájával. A főbb szereplők a koronavírus miatt 2020 tavaszán drasztikusan lefelé módosították a várható értékesítési számokat. A Tier1 beszállítók, azaz az autógyártókkal közvetlen kapcsolatban álló nagy rendszerszállítók, mint például a Bosch és a Continental, ezután csökkentették félvezető-megrendeléseiket, mert féltek attól, hogy a nyakukon marad a romlandó áru.

Az innovációs dinamika miatt ugyanis a félvezetők árcsökkenése megállíthatatlan. Normális időkben egyetlen vállalat sem engedheti meg magának, hogy hatalmas mennyiségű, gyorsan öregedő hardverkomponenst tároljon hónapokig vagy akár évekig.

Az ilyen alkatrészeket „Just-in-time” rendszerben szállítják, nem ritkán a világ túlfeléről, hogy pont a megfelelő munkafolyamatra érjen oda az ügyfélhez, vagy a következő feldolgozó állomáshoz.

Azonban 2020-ban nem normális időket éltünk, és a kereslet a gépjárművek iránt a vártnál nagyobb lett. A rendelésállomány ezért a nyártól kezdve zsúfolásig megtelt, csak éppen a chipek hiányoztak, mert az öntödék az IT ipar megrendeléseinek teljesítésén dolgoztak, jó előre lekötött kapacitással. Az autóipar új igényeivel a chipek iránti kereslet hirtelen jó 30 százalékkal meghaladta a kínálatot. Az autógyárak és a beszállítók egymásra hárítják a felelősséget. Az autógyárak azzal vádolják a beszállítókat, hogy nem tartották megfelelően kontroll alatt az ellátási láncukat, a Tier 1 beszállítók viszont az autógyártók kezdeti, téves értékesítési előrejelzéseiben látják a hibát.

A chipválság azonban nem csak a világjárvány következménye. Inkább szerencsétlen események és döntések groteszk felhalmozódása vezetett ehhez a helyzethez.

Ezek közül elég jelentős szerepe van például a kínai technológiai cégek elleni amerikai szankcióknak. 2020-ban a Trump-adminisztráció elvágta Kína legnagyobb öntödéjének, a SMIC-nek a nyugati beszállítókhoz való hozzáférését. Ezért sok kínai chipvásárló a TSMC-hez és a Samsunghoz, a világ második legnagyobb szerződéses gyártójához fordult, és hatalmas készleteket halmozott fel. A 380 milliárd dolláros kínai chipimport a 2020-as teljes import mintegy ötödét tette ki. Ezek az extra megrendelések már magukban azzal jártak, hogy az ázsiai öntödéknek a teljes kapacitásuk fölött kellett működniük.

Egyik katasztrófa a másik után

A helyzetet súlyosbította egy sor katasztrófa, amely a chipgyártók közül elsősorban az autóipari beszállítókat érintette. Japánban például a Renesasnál, az autóipari chipek harmadik legnagyobb gyártójánál tűz ütött ki, ami miatt leállt a termelés. A nyomtatott áramköri lapokat gyártó tajvani Unimicronnál is ugyanez történt. Ezenkívül egy földrengés miatt leállt a japán Shin Etsu, a szilíciumszeleteket gyártó legnagyobb vállalat, a TSMC és a Samsung fő beszállítója.

A félvezetők alapanyagául szolgáló ostyák már amúgy is hiánycikknek számítottak, mivel Kínában és Tajvanon nem esett elegendő csapadék, így a vízerőművek nem szolgáltattak elegendő energiát ahhoz, hogy a szilíciumkohókat olcsó villamos energiával lássák el. Ennek következtében legalább 20 üzem ideiglenesen leállt. Az Infineon, a Samsung és az NXP üzemei is leálltak az Egyesült Államokban áramhiány következtében, amikor a váratlan hideghullám miatt a texasiak légkondicionálóval fűtötték otthonaikat, amitől az amúgy is túlterhelt elektromos hálózat összeomlott. Ráadásul a Samsung gyárát annyira megrongálta a hóvihar, hogy a gyártás még tovább állt.

Bár már ez is komoly gondokat okozott, a helyzetet tovább rontotta, hogy a szállítási logisztika is megroppant. A korlátozott légi közlekedés miatt az utasszállító repülőgépeken bérelhető teherszállító helyből sem volt elég.

Ezt a hiányt ráadásul nem lehetett tengeri úton pótolni. Éppen ellenkezőleg: mivel Kína gyorsan felépült a járványból, az ipari termelés már akkor teljes gőzzel működött, amikor a legtöbb nyugati ország még mindig a korona első hullámával küzdött. Így az Ázsia–Európa tengeri útvonal egyirányúvá vált. Az európai kikötőkben üres teherkonténerek halmozódtak fel, mert túl kevés megrendelés volt ellenkező irányú szállításra. Észak-Amerika csendes-óceáni kikötőiben hasonló volt a helyzet. A konténerhiány következtében pedig az ázsiai szállítási kapacitás egyre csökkent.

És mintha mindez nem lenne elég, idén márciusban keresztbe fordult és partra futott az „Ever Given” teherhajó a Szuezi-csatornában. Emiatt mintegy 400 másik konténerszállító hajó sem tudta folytatni az útját, vagy kényszerült jelentős kitérőre, ami még nagyobb torlódást és késést okozott.

Még ha a világjárványt végül sikerül is legyőzni, Európának nem szabad visszatérni a korábbi állapothoz. A félvezetők a világgazdaság legfontosabb termékévé váltak. Ezért az Európai Bizottság most feladatául tűzte ki az erős chipipar kiépítését. Thierry Breton, a belső piacokért felelős biztos szerint Európa a múltban „túl naiv és túl nyitott” volt.

Minden érdekelt korszerűsít

A tervek szerint 2030-ra az EU-nak legalább 20 százalékos globális piaci részesedéssel kell rendelkeznie a félvezetők gyártásában. Ez ambiciózus cél, tekintve, hogy a TSMC 100 milliárd dollárt tervez befektetni új gyárakba a következő években. Ahogy az USA is milliárdos támogatással hozná vissza a gyártóüzemeket az országba. Ebből leginkább az Intel profitálhat, de a vállalat az EU-ban is sikeres akar lenni, aminek kapcsán nyolcmilliárd eurós támogatást szeretne egy uniós telephely létrehozásához.

Az Intellel való együttműködés azonban nagy kockázatokat rejt magában. Egyrészt az Egyesült Államoktól való függőséget jelent, amely még Trump távozása után is szívesen válaszol a politikai vitákra szankciókkal, amelyeknek az Intel amerikai vállalatként minden bizonnyal alávetné magát. Másodszor, még nem tudni, hogy az Intel egyáltalán képes lesz-e utolérni a TSMC-t.

Chiptervezés a tömeggyártás helyett

Talán Európának a félvezetők fejlesztésében kell majd keresnie a megváltást. Ez a véleménye Jan-Peter Kleinhans technológiai szakértőnek: „A gyártás nem lehet Európa központi kérdése, mert ebben nem vagyunk erősek”. Szerinte Európa 15 évvel van lemaradva Tajvanhoz képest. Ahelyett, hogy egy chipgyárra összpontosítana, az EU-nak a chipek tervezésében kellene jeleskednie. Ez több lehetőséget kínálna a műszaki tervezésben és az értékteremtésben is.

Mindenesetre nem kérdés, hogy valaminek történnie kell. Hosszú távon az európai autógyártók nem akarnak majd a Peugeot-féle megoldásra támaszkodni: a francia gyártó a félvezetőhiány miatt az új 308-as modellekbe analóg sebességmérőt épített be.

Kapcsolódó cikkek