EV-Leistungselektronik: Angetriebene Halbleiternachfrage bei Chipknappheit

Halbleiter sind das Lebenselixier des modernen Zeitalters. Von der Uhr bis zur Waschmaschine – alles scheint heutzutage „intelligent“ und „vernetzt“ zu sein und wird daher von Halbleitern unterstützt. Es überrascht daher nicht, dass ein massiver Mangel an Chips, der nach Aussage einiger Führungskräfte der Branche „in allen Kategorien“ besteht, tiefgreifende Auswirkungen hat. Die jüngste Studie von IDTechEx in ihrem brandneuen Marktforschungsbericht „Leistungselektronik für Elektrofahrzeuge 2022-2032“ untersucht die Bedeutung von Wechselrichtern bei der Erzielung einer immer größeren Reichweite von Elektrofahrzeugen und bei der Marktdifferenzierung. Grundsätzlich wird die Leistungselektronikbranche jedoch durch den Übergang zu einer ausgefallenen neuen Halbleitertechnologie unterstützt, und selbst ohne diese ist die Nachfrage nach Halbleiterinhalten pro Elektrofahrzeug etwa 2,3-mal so hoch wie bei Fahrzeugen mit Verbrennungsmotor. Ist die Elektrifizierung angesichts der Halbleiterknappheit nachhaltig?

Quelle: Infineon, IDTechEx „Leistungselektronik für Elektrofahrzeuge 2022-2032“

Die Ursache der Knappheit (und warum der Automobilsektor besonders empfindlich ist)

Der Automobilmarkt war einer der großen Verlierer der Pandemie. Im Jahr 2020 brach die Nachfrage nach Neuwagen ein: Die Verkäufe gingen im Jahresvergleich um ~15 % zurück, was auf die veränderten Bedürfnisse der Verbraucher in Bezug auf Reisen, unsichere Arbeitsplätze und Werksschließungen während der Schließungen zurückzuführen ist. Das Problem ist, dass die Halbleiter-Gießereien so kontinuierlich wie möglich arbeiten müssen, da die Auswirkungen von Unterbrechungen und langen Anlaufzeiten, die Wochen bis Monate dauern, die Gewinne auffressen. Als die Automobilnachfrage im Jahr 2020 nachließ und die Autohersteller Aufträge verschoben oder stornierten, wurde die Flaute zwangsläufig schnell auf andere Sektoren umgelenkt und ließ sich nicht so leicht zurückführen.

Im Jahr 2021 ist die Nachfrage aus anderen Sektoren (ob durch Covid verursacht oder nicht) wie Smartphones, Cloud Computing oder Data Mining immer noch nicht abgeflaut, und die Krise hat sich verschärft, da die Vorlaufzeiten für wichtige Teile wie Mikrocontroller bis zu 44 Wochen betragen. Im April schätzte Ford, dass es aufgrund der Engpässe 1,1 Millionen Fahrzeuge weniger verkaufen würde, und letzten Monat drosselte auch Toyota, das sich auf seine Reserven verlassen hatte, die Produktion. Das Problem wird auch durch eine konzentrierte Lieferkette verschärft, die einen einzigen Ausfallpunkt schafft. Viele Unternehmen kommen einem in den Sinn, wenn man an Computerchips denkt – Intel, Apple, NVIDIA, Qualcomm, AMD – aber nur wenige dieser Unternehmen stellen sie her.

Tatsächlich wird der Großteil der Produktion an Foundries in Asien ausgelagert, wo die Taiwan Semiconductor Manufacturing Company (TSMC) gemessen am Umsatz einen Marktanteil von fast 60 % hat. Der Mangel an Unternehmen, die in der Lage sind, Chips herzustellen, und die langen Vorlaufzeiten für den Wechsel zwischen den Lieferanten bedeuten, dass die Autohersteller in der Klemme stecken.

Auswirkungen der Halbleiterknappheit auf E-Fahrzeuge

Es ist schwierig, die Auswirkungen der Chip-Knappheit auf den Markt für Elektrofahrzeuge vorherzusagen. Im Gegensatz zum globalen Automobilmarkt wuchs der Absatz von Elektrofahrzeugen im Jahr 2020 konstant um 40 % im Vergleich zum Vorjahr; der Anstieg setzt sich in diesem Jahr fort, und die Verkaufszahlen werden 2021 voraussichtlich 5 Millionen erreichen. Bemerkenswert ist, dass Elektrofahrzeuge einen höheren Halbleiterbedarf haben als Fahrzeuge mit Verbrennungsmotor. Wir gehen davon aus, dass die Elektrifizierung des Automobilsektors (BEV, PHEV, FCEV, HEV, 48V) bis 2022 im Vergleich zu einem Szenario ohne Elektrifizierung einen zusätzlichen Bedarf an Halbleitermaterial im Wert von 7,4 Mrd. USD haben wird. Während jedoch Elektrofahrzeuge ein massiver Wachstumssektor für die Halbleiterindustrie sind, wird das Wachstum von der Leistungselektronik angetrieben, während die derzeitigen Engpässe hauptsächlich Mikrocontroller (MCUs) betreffen.

Darüber hinaus bedeutet das anhaltende Wachstum der Märkte für Elektrofahrzeuge bis 2020, dass es weniger wahrscheinlich ist, dass Automobilhersteller Teile für Elektrofahrzeuge streichen, zumindest im gleichen Maße wie für Fahrzeuge mit Verbrennungsmotor, und dass Elektrofahrzeuge in der Lage waren, einen Teil der Auswirkungen zu umgehen. Tesla behauptet, die Krise im Jahr 2021 durch die Entwicklung neuer Mikrocontroller-Designs und den Wechsel des Mikrocontroller-Lieferanten weitgehend bewältigt zu haben – die Verkaufszahlen sind weiterhin gut. Weniger etablierte EV-Start-ups haben es schwerer, sind aber in der Regel im Premiumsegment oder in anderen Bereichen mit geringen Stückzahlen tätig. Nikola zum Beispiel hat die Markteinführung seiner FCEV-Fahrzeuge verschoben, was jedoch einen Verlust von weniger als 100 Einheiten im Jahr 2021 bedeutet.

Die Märkte für Elektrofahrzeuge werden davon betroffen sein, aber IDTechEx glaubt nicht, dass sie aufhören werden zu wachsen. Es gibt Licht am Ende des Tunnels, und Ford sagt: „Wir sehen Q2 2021 als Tiefpunkt“. Tatsächlich geht IDTechEx davon aus, dass es bis 2022 zu einer allmählichen Verbesserung kommen wird, was weitgehend davon abhängt, dass sich die Nachfrage aus den Bereichen Telefon/Laptop/Home-Office abkühlt und nicht von langfristigen Kapazitätserweiterungsplänen der Gießereien. Weitere Informationen zu diesem Bericht finden Sie unter www.IDTechEx.com/PowerElec. Dieser Bericht ist Teil der umfassenderen Forschungsarbeiten von IDTechEx zu Elektrofahrzeugen und Energiespeichern, die die Einführung von Elektrofahrzeugen, Batterietrends und die Nachfrage in mehr als 100 Ländern verfolgen.

Das war es natürlich längst noch nicht gewesen!

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