'Der er ingen ende i sigte': alt at vide om den store mangel på mikrochips

Siden slutningen af sidste år har der været en alvorlig mangel på mikrochips, som nu påvirker industrier over hele verden

Hvor slem er manglen? Aldrig set noget lignende, tweetede Teslas Elon Musk i sidste måned. Siden slutningen af 2020 har verden stået over for en uventet mangel på mikrochips - de bittesmå integrerede kredsløb, der i dag findes i praktisk talt alle fremstillede enheder med et batteri eller et stik - fra brødristere til tv'er til airbags til kampfly.

Ugen pakket ud: Mode til leje, chipmangel og dødshjælp
Alt hvad du behøver at vide om Kinas rumkapløb
Er ansigtsgenkendelsesteknologi sikker?

Knapheden blev først set i sofistikeret forbrugerelektronik: spillekonsoller som PlayStation 5 og den nye Xbox har haft store ordrebeholdninger; priserne på computergrafikkort er skudt i vejret. Men fordi halvlederchips er så allestedsnærværende, er et stort antal industrier blevet påvirket.

Bilindustrien er hårdest ramt af alle. Moderne biler kan nemt indeholde 3.000 chips, og manglen har bremset køretøjets samlebånd over hele verden: Den globale produktion vil falde med fire millioner biler, næsten 5 %, i år.

Hvorfor sker det?

På de bedste tidspunkter er chipforsyningskæder svære at vedligeholde: det er en industri, der er udsat for overflod og mangel. Fabrikationsanlæg (fabs) til avancerede chips er blandt verdens mest komplekse produktionsfaciliteter, der koster titusindvis af milliarder af dollars at bygge. Lasere udskriver milliarder af transistorer på bittesmå områder af siliciumwafers; det kan tage tre til fire måneder at forvandle en stor siliciumwafer til en brugbar batch chips.

Så industrien har en tendens til at svinge mellem underudbud og overudbud i den cyklus, som økonomer kalder pork: Ligesom med avlssvin er der forsinkelser i produktionen. Producenterne investerer, når priserne er høje, og oplever, at de står tilbage med for meget kapacitet, når den endelig kommer i drift. På nuværende tidspunkt er tendensen i branchen dog en ubarmhjertig ekspansion: grøn teknologi, cloud computing, 5G, kunstig intelligens, kryptovaluta, robotteknologi – alle disse vækstområder æder chips. Og pandemien har været med til at skabe den perfekte storm.

Hvilken effekt havde pandemien?

Det lukkede mange fabrikker midlertidigt. Samtidig skabte den store stigning i at arbejde hjemmefra og stigningen i efterspørgslen efter hjemmeunderholdning en stigning i efterspørgslen efter elektronik. PC-salget steg med 13% sidste år. Alene i New York City købte undervisningsministeriet 350.000 iPads. Videoopkald betød, at datacentre havde brug for mere kapacitet.

Og under den værste pandemi styrtdykkede bilkøbene. Så mens elektronikvirksomheder opkøbte al tilgængelig produktionskapacitet, annullerede bilfabrikanterne deres ordrer. Men senere, da bilproducenterne var klar til at geare produktionen op igen, befandt de sig bagerst i køen: Det kan tage op til seks måneder at genstarte produktionen af bestemte typer chip for mikrochipfabrikanter.

Hvordan påvirker dette os?

Udbuddet af biler til salg er sat til at blive begrænset senere i år på grund af manglen, advarede den førende britiske motorforhandler Pendragon i sidste uge. Med færre biler at sælge, vil priserne stige; og førsteklasses elektroniske funktioner som navigationssystemer eller ekstra skærme bliver droppet for at strække udbuddet af chips yderligere.

Inden for elektronik er handelspriserne for computerhukommelse steget omkring 30 % siden starten af 2020, hvilket har presset omkostningerne op for varer som bærbare computere og printere. HP har hævet forbrugerpriserne på pc'er med 8 % og printere med mere end 20 % på et år. Priserne på tv, smartphones og husholdningsapparater ser også ud til at stige. Chipmanglen gør også regeringerne bekymrede.

Hvorfor er regeringerne bekymrede?

Chips er nu så afgørende en komponent i mange strategiske teknologier – fra forsvarssystemer til cybersikkerhed til vedvarende energi – at deres fremstilling er blevet et stort geopolitisk problem: Politikere siger, at chips er den nye olie. De blev opfundet i USA, og meget af det banebrydende design finder stadig sted der, men omkring 80 % af produktionen sker nu i Asien, fordi omkostningerne er lavere: mest i Taiwan, Sydkorea og Kina.

Verdens største producent efter volumen er TSMC i Taiwan. Intel, der er baseret i Californien, er den største målt på omsætning. Sammen med Sydkoreas Samsung dominerer disse virksomheder avancerede, specialiserede chips. Men Kina er positioneret til at blive den største producent i 2030: Dens seneste femårsplan sætter målet om at opfylde 70 % af dets halvlederbehov i 2025. Europa står for mindre end 10 % af den globale chipproduktion.

Joe Biden holder en mikrochip op, mens han taler under et møde med medlemmer af Parlamentet og Senatet om forsyningskædeforstyrrelser på grund af coronavirus i det ovale kontor i februar 2021

SAUL LOEB/AFP via Getty Images

Hvad gør regeringerne ved det?

Sidste måned vedtog det amerikanske senat Innovation and Competition Act, en regning på 250 mia. USD designet til at øge amerikansk halvlederproduktion sammen med videnskabelig forskning og andre strategiske teknologier.

I marts fremlagde Europa-Kommissionen en ambitiøs plan for at øge sin andel af det globale halvledermarked til 20 % inden 2030 og forpligtede 160 milliarder dollars af sin Covid-genopretningsfond til teknologiske projekter. Storbritannien har længe haft en stærk tilstedeværelse i designsiden af industrien, men få producenter; Newport Wafer Fab, Storbritanniens største chipproducent, er blevet opkøbt af Nexperia, et kinesisk ejet selskab.

Hvor længe vil manglen vare?

Der er ingen ende i sigte. Intels administrerende direktør, Pat Gelsinger, sagde, at han tror, der kan gå to år, før produktionen er i stand til at stige. Manglen vil formentlig fortsætte i nogle år, sagde Michael Dell, administrerende direktør for Dell Technologies, tidligere på året. Folk som TSMC, Samsung og Intel investerer alle kraftigt.

Men selvom der bygges chipfabrikker over hele verden, tager det tid, siger Dell. Mange virksomheder undersøger deres forsyningskæder: Tesla overvejer at købe en chipfabrik direkte. Højteknologiske industrier vil formentlig komme sig først, mod slutningen af dette år. Biler og husholdningsapparater, der bruger billigere, ældre chips vil tage længere tid: de er ikke så rentable for producenterne, så der er ikke drivkraften for dem til at investere. Produktforsinkelser og mangel på reservedele vil fortsætte i nogen tid.

Mikrochippens triumf

En mikrochip er en samling af alt fra et par hundrede til titusinder af milliarder af bittesmå kredsløb på en lille wafer af silicium. Silicium er en halvleder - den kan enten lede elektricitet eller indeholde den. På en chip er siliciumtransistorer miniaturekontakter, der kan tændes og slukkes af elektroniske signaler. Computere kører ved hjælp af binær kode. Transistorer afspejler dette: cifrene 1 og 0 brugt i binært repræsenterer en transistors tændte og slukkede tilstande. I bund og grund er chippens opgave at skubbe elektroner rundt på en måde, der er foreskrevet af computerkode. Alle data på computere – tal, billeder, musik, billeder – lagres og behandles på denne måde.

Ansatte hos den japanske mikroprocessorproducent Renesas Electronics i juni 2021

KAZUHIRO NOGI/AFP via Getty Images

Opfindelsen af denne type transistor, på Bell Labs i New Jersey i 1947, og dens stigende miniaturisering er rygraden i moderne elektronik. Moores lov, opfundet af chippioneren Gordon Moore, siger, at antallet af transistorer på en chip fordobles cirka hvert andet år, hvilket gør computere stadig mere kraftfulde.

Dagens avancerede chips er svimlende komplekse: lasere præger kredsløb, der kun er 12 nanometer brede, længden en fingernegl vokser på 12 sekunder. Transistorer menes at være de mest fremstillede varer i verdenshistorien. Antallet af solgte mikrochips globalt i april nåede en rekord på næsten 100 mia.