Därför får halvledarbristen bilindustrin att sluta rulla 

2021-02-26 06:00  

Varför drabbas världens biltillverkare av brist på halvldare? Vems är ansvaret och vilka konsekvenser får halvledarbristen? Det är några av frågorna som får svar i Ny Tekniks sammanställning. 

Är det chipen, halvledarna, som får bilen att rulla? Inte bara, men en global brist på chip ställer till enorma problem för fordonsindustrin. Här har vi samlat alla frågor och svar vi kommit på om chipbristen. 

Varför är det chipbrist?

Främst på grund av coronapandemin och dess följdeffekter. När pandemin slog till på våren 2020 minskade många fabriker produktionstakten - samtidigt som efterfrågan på elektronikprodukter för distansarbete kraftigt ökade.  

Varför drabbas biltillverkarna så kraftigt av chipbristen?  

I början av pandemin såg många bolag i fordonsindustrin en minskad efterfrågan på fordon. I hopp om att minska sina förluster valde många av dem att stoppa beställningar på allt material - inklusive mikroelektronikkomponenter - till bilarna. Följdeffekten blev att elektronikproducenterna i sin tur stoppade eller minskade sin produktion av chip och komponenter för automotiveindustrin. Istället styrde de om sin kapacitet till de produktområden som fortfarande hade efterfrågan, såsom servrar, bärbara datorer, mobiltelefoner och andra uppkopplade enheter.

Dessa produktområden hade en ökad efterfrågan under 2020, och totalt sett gick mikroelektronikförsäljningen upp under 2020, dock inte inom automotiveindustrin. Resultatet känner vi till: Istället för ett minskat behov av bilar så har behovet kraftigt ökat. Volvo Cars är ett av bolagen som har drabbats – men i princip samtliga fordonstillverkare har liknande problem.  

Hur stor är bristen?  

I skrivande stund har General Motors tillfälligt stängt ner fyra fabriker, i Kansas, Kanada, Mexiko och Korea. Även Ford, Nissan, Fiat/Chrysler (Stellantis), Toyota och Volkswagen har gjort detsamma. Givet den generellt höga efterfrågan på mikroelektronik kommer det att ta tid innan det blir bättre och biltillverkarna kommer tillbaka till ett normaltillstånd med leveranser av komponenter. 

Bild från Volvo cars fabrik i Torslanda. Foto: TT

Vilken typ av chip är det brist på?  

Det är generellt de som används av bilindustrin. Ingen enskild komponent sticker ut. 

Vilka är chipbristens konsekvenser?  

Att bilar, mobiltelefoner, datorer och annan elektronik inte kan produceras i tid. Detta kommer att innebära intäktstapp framförallt för bilindustrin då de kommer att behöva starta om sin leveranskedja. Andra elektronikproducenter sög upp en hel del av den kapacitet som blev tillgänglig och beställde komponenter efter behov, och dessa kommer därför sannolikt inte att drabbas lika hårt. 

Varför drabbas olika fordonstillverkare olika hårt av bristen?  

Mikroelektronikkomponenter står i dag för ungefär 40 procent av kostnaderna för en ny bil, vilket kan jämföras med 2007 då motsvarande siffra var 20 procent. Samtidigt är de komponenter som används i dag av mer avancerad karaktär än vad de var 2007. Sammansättningen av dagens komponenter kommer i flera fall från unika leverantörer, medan det 2007 och tidigare var enklare komponenter som i flera fall gick att upphandla från olika leverantörer. 

Varje fordonstillverkare arbetar på olika sätt med att säkerställa en stabil tillgång på komponenter genom lagerhållning och eventuell en strategi för alternativa leverantörer. Detta är skillnaden mellan hur olika leverantörer klarar den brist på komponenter som nu har uppstått. 

Hur mycket har priset på chip gått upp?  

Prissättningen i mikroelektronikindustrin är mycket hårt kopplad till efterfrågan. Tillverkaren TSMC har kraftigt reducerat sina volymrabatter, NXP har höjt priserna över hela sin produktionslinje, UMC samt Global Foundries höjde priserna med 10-15 procent under slutet av 2020 och höjer ännu mer i år. Även om det är svårt att generalisera så är priset sammantaget i hela industrin uppskattningsvis 20-40 procent högre jämfört med priserna innan coronapandemin. 

Är det teknik eller politik som har gjort att den strukturella chipbristen har kunnat uppstå?  

Till viss del både teknik och politik, men den främsta förklaringen är ekonomi. Det är helt enkelt extremt dyrt att bygga kiselchipfabriker. TSMC:s senaste fabrik i Taiwan kostade hisnande 19,5 miljarder dollar att bygga, och bolaget räknar med att fabrikssatsningen i Arizona, USA, kommer att kosta 12 miljarder dollar. Bolagen bakom chipfabrikerna de senaste åren har byggt upp en kompetensnivå som är svårslagen.   

Vems är ansvaret för chipbristen? 

Bilindustrin har genom sin plötsliga och snabba neddragning ett stort ansvar för den situation som har skapats. Mikroelektroniktillverkning må omsätta stora summor, men investeringsnivåerna ligger på liknande nivåer och det är extremt viktigt att hålla en hög kvalitet och beläggning i chipfabrikerna.

Kontraktstillverkning är en hård industri med tunna marginaler. Det är också förklaringen till varför upplägget med outsourcing är så attraktivt. När bilindustrin drog tillbaka sina beställningar agerade chipfabrikerna, de så kallade fabbarna, snabbt med att ersätta deras volymer med det som efterfrågades.  

När kan fordonstillverkarna få sina chip? 

När bilindustrin började vakna till igen och la nya ordrar hamnade dessa längst bak i kön, i redan fyllda chipfabriker. Där kommer de att få vänta på ledtider i ett antal månader för produktion, kapsling och testning, innan lagren kan börja fyllas upp igen. Det skiljer sig dock mellan biltillverkare hur man arbetar med sin komponentförsörjning.  

Kan man kompensera chipbristen med andra chip?  

Enkla chip går visserligen att byta ut mot andra chip, men avancerade chip som det nu råder brist på är framtagna för specifika kunder och produkter och är inte utbytbara. Generellt beror det på hur man som företag har arbetat med sin komponentförsörjningsstrategi. Bolag som har utvärderat alternativa komponenter kan ha lättare att hitta komponenter, men i annat fall väntar nu ett digert arbete med att identifiera nya komponenter som blir tillgängliga. 

Vilka vinner på situationen?  

Chiptillverkarna. Att ha kunder som är närmast desperata över att få sina chip sätter tillverkarna i en fördelaktig situation, rent ekonomiskt. TSMC har exempelvis utlovat en löneförhöjning på 20 procent för alla medarbetare. Som jämförelse var medianlönen på TSMC redan 2019 drygt 40 000 kronor per månad - exklusive pension och bonusar. Bonusarna för 2019 uppgick för en ingenjör till 19 extra månadslöner.  

Hur säkerställer man att det inte uppstår ny chipbrist i framtiden?  

Ett sätt är göra som Apple och börja tillverka egna chip. Bolaget fasar nu ut sina Intel-processorer till förmån för egendesignade Arm-chip (Apple Silicon). Det gör att Apple får större kontroll över chipen och slipper att anpassa sig efter Intels produktkatalog och leveranstider. 

Apples vd Tim Cook presenterade Apples skifte från Intel till Arm. Foto: Brooks Kraft

Varför är bilindustrin särskilt drabbad av chipbristen? 

Det är få system som är så beroende av så många ingående komponenter från så många underleverantörer som bilindustrin. Detta skapar en särskild utsatthet då tillverkare har ställt krav på underleverantörerna att kunna leverera löpande just-in-time till produktionsbandet, samtidigt som många bolag har varit sparsamma med hur mycket lager som ska tillåtas finnas som buffert.

Hårt kostnadsmässigt ansatta underleverantörer tar ingen finansiell risk om den inte garanteras av tillverkaren. Experter pekar på detta som en viktig lärdom för hur underleverantörerna kan göras mer motståndskraftiga mot framtida eventuella tillfällen av chipbrist i framtiden. 

Går det inte att flytta chipproduktion från Asien till Europa?  

USA:s förra president ställde utökade krav på inhemsk produktion vilket fick TSMC att bygga en fabrik i Arizona. Produktionen väntas starta år 2024 och satsningen stöttas av både delstaten och av den amerikanska regeringen. På motsvarande sätt skulle andra länder kunna ställa liknande krav, men EU har istället valt att satsa på samarbete inom ramen för European Processor Initiative, som Ny Teknik nyligen skrev om i en längre artikel.  

Varför går det inte att tillverka chip i Sverige?  

Ericsson har tidigare tillverkat egna chip i Sverige, mer specifikt i Kista. Kistafabriken byggdes för att tillverka prototyper och kretsar i korta serier och övergick senare till volymproduktion av radiokretsar för mobiltelefoni och liknande. Infineon köpte fabriken från Ericsson Microelectronics 2002 men valde att flytta utrustningen till Tyskland, vilket gjorde att förutsättningarna föll för att driva fabriken vidare. År 2007 kom så det slutliga beskedet att fabriken läggs ner.  

Vad gör Europa?  

Tysklands finansminister Peter Altmaier vill satsa upp mot 500 miljarder kronor på europeisk halvledartillverkning inom ramen för ett EU-gemensamt initiativ. Nu arbetar han tillsammans med sin franska kollega Bruno Le Maire och andra företrädare för att kunna genomföra ett så kallat IPCEI-projekt för halvledarbranschen. Europa satsar också stort på EPI, European Processor Initiative, vars övergripande mål är att skapa en europeisk processorindustri. Förebilden är det europeiska flygplanskonsortiet Airbus och ambitionen är att EPI:s chip ska vara bäst i världen år 2025

Chipbristen gör att bilindustrin slutar rulla. Foto: Pexels

Vilka olika typer av chiptillverkare finns det?  

Det finns främst tre kategorier av tillverkare: IDM:s, fabless och foundries.  

  • Integrated device manufacturers (IDM:s). Designar och producerar komponenter/integrerade kretsar (IC). Exempel: Intel, Samsung och Texas Instruments. 
  • Fabless semiconductor companies. Designar komponenter/integrerade kretsar (IC). Exempel: Qualcomm, Nvidia och AMD. 
  • Pure play foundries. Producerar komponenter/integrerade kretsar (IC). Exempel: TSMC, Global Foundries och UMC. 

Att Samsung ibland både räknas som IDM och Foundry beror på att det i Samsungkoncernen finns fabless-verksamheter som utvecklar komponenter som sedan produceras av foundry-delen.  

Hur har chipproduktionen kunnat bli så koncentrerad? 

Statliga investeringar har sedan länge varit väsentliga för utvecklingen av halvledarproduktion. På grund av enorma tekniska utmaningar och stigande kostnader som industrin står inför byggs inga chipfabriker i dag utan någon form av offentligt stöd.

Det råder hård konkurrens om att locka fabriksetableringar bland ett litet antal länder som ser chipproduktion som en nationell prioritering. Många regeringar ger generösa incitament för att attrahera och utveckla kapacitet för halvledartillverkning inom landet. OECD uppskattar att enbart under åren 2014-2018 så fick 21 stora halvledarföretag mer än 50 miljarder dollar i statliga stöd. Detta enligt en rapport från Semiconductor Industry Association

Finns det någon chiptillverkning alls i Europa idag?  

I viss utsträckning. En europeisk chiptillverkare är ST Microelectronics som bildades efter en sammanslagning av SGS Microelettronica från Italien och Thomson Semiconducteurs från Frankrike. Bolage har flera fabriker i Frankrike.

Bolaget Global Foundries har en fabrik i Dresden, Tyskland. Ett annat centralt bolag är ASM Lithography, numera ASML, som skapades som ett joint venture mellan Advanced Semiconductor Materials International (ASMI) och Philips. Bolaget är världens främsta tillverkare av mikrolitografisk utrustning för halvledarindustrin.  

Fotnot: Klas Moreau, vd ZeroPoint Technologies, har hjälpt till med fakta

Anders Frick

Kommentarer

Välkommen att säga din mening på Ny Teknik.

Principen för våra regler är enkel: visa respekt för de personer vi skriver om och andra läsare som kommenterar artiklarna. Alla kommentarer modereras efter publiceringen av Ny Teknik eller av oss anlitad personal.

  Kommentarer

Debatt