Königsdisziplin im Halbleitermarkt

Die Nachfrage nach Chips ist ungebrochen und sorgt auch für Engpässe in der Fahrzeugindustrie. Doch während auf dem High-End-Mikrochip-Markt Akteure aus den USA und Ostasien dominieren, gehören einige europäische Zulieferer mit ihren Automobilchips zu den führenden Anbietern.

"Die Halbleiterbranche ist auch in 2021 Schlüsselindustrie für das Auto", erklärt Peter Schiefer, Präsident der Automotive Devision von Infineon. Der Chiphersteller konzentriert sich dabei auf die Megatrends E-Mobilität, automatisiertes Fahren, Vernetzung und Datensicherheit. "Ohne Chips geht hier nichts", verdeutlicht Schiefer.

Infineon sieht sich mit einem Marktanteil von 13,4 Prozent als weltgrößter Chiplieferant für die Automobilindustrie. Vor allem bei Leistungshalbleitern, 77-GHz-Radarchips sowie bei Mikrocontrollern für das Motor- und Getriebemanagement, sieht sich das Unternehmen in einer führenden Position.

Das Portfolio des Zulieferers umfasst Sensoren, Mikrocontroller, Speicher für spezifische Anwendungen, Leistungshalbleiter auf Basis von Silizium und Siliziumkarbit sowie Komponenten für die Mensch-Maschine-Interaktion und die Fahrzeugvernetzung Schiefer sieht es als weiterhin größte Herausforderung "die steigende Komplexität des Autos weiter in den Griff zu bekommen, bei gleichbleibender Qualität und Zuverlässigkeit".

Die größten Wachstumschancen sieht das Unternehmen bei den Themen E-Mobilität und Fahrerassistenz. Laut Infineon stecken in einem E-Auto beziehungsweise Plug-in-Hybrid durchschnittlich fast doppelt so viele Halbleiter (in Dollar gerechnet) wie in einem Fahrzeug mit Verbrennungsmotor. (834 Dollar versus 434 Dollar). Rund 80 Prozent dieses Mehrbedarfs entfallen auf Leistungshalbleiter, einer der Stärken von Infineon.

Die Halbleiterlösungen des Zulieferers eignen für alle Arten von E-Fahrzeugen: für reine Elektroautos, Plug-in-Hybride und Mildhybrid-Fahrzeuge mit 48-Volt-Technologie.

Auch bei Fahrerassistenzsystemen sieht das Unternehmen große Wachstumschancen. "In den kommenden zehn bis 15 Jahren erwarten wir einen hohen Zuwachs der Durchdringungsraten von Fahrautomatisierung vor allem auf Level 2 und 2+ in allen Fahrzeugklassen" heißt es beim Zulieferer. Vom Trend zum automatisierten Fahren profitiere das Unternehmen einerseits von seinen 77-Gigahertz-Radarsensor-ICs, die unter anderem in Notbremsassistenzsystemen und zunehmend in Spurwechselassistenzsystemen eingesetzt werden.

Die Mikrocontroller der Produktfamilie AURIX würden dabei einen wesentlichen Teil der Radarsignalverarbeitung übernehmen. Neben radarbasierten kommen diese auch in kamerabasierten Fahrerassistenzsystemen und in Sensor-Fusion-Systemen bis Level 2+ zum Einsatz. Dabei enthält die nachträglich definierte Zwischenstufe Level 2+ jene Funktionen, die für Level 3 vorgesehen sind, jedoch ohne die Funktion der komplexen Übergabe der Fahrzeugkontrolle zwischen Fahrzeug und Fahrer. Laut Strategy Analytics sind in diesem Jahr bereits rund sieben Prozent der produzierten Autos mit L2/L2+ ausgestattet – bis 2030 soll der Anteil auf über 50 Prozent steigen.

"NXP ist im Automobil-Halbleiterbereich praktisch "Vollsortimenter" und wir fokussieren uns auf komplette Systemlösungen für ein breites Spektrum von Anwendungen im Fahrzeug", erklärt Torsten Lehmann, Executive Vice President and General Manager (für ADAS, Car Infotainment und Health) bei NXP. Dazu zählt er unter anderem Wachstumsfelder wie Elektrifizierung und Radar aber auch Infotainment und Vernetzung – innerhalb des Fahrzeugs sowie mit der externen Welt. "Gemein haben all unsere Lösungen, dass sie skalierbar und sicher sind und mit den höchsten Ansprüchen an Qualität entwickelt werden."

Wachstumschancen sieht er dabei ganz klar in drei Bereichen: Fahrerassistenzsysteme, Elektrifzierung und Vernetzung. Jährlich kommen weltweit 1,3 Millionen Menschen bei Straßenverkehrsunfällen ums Leben "und jeder Verkehrstote ist einer zu viel", so Lehmann. Um diese Zahl zu senken, entwickele NXP gemeinsam mit Fahrzeugherstellern die Fähigkeiten der Fahrerassistenzsysteme immer weiter – beim nächsten Schritt zu dem sogenannten Level 2 und 3 automatisierten Fahren, sei insbesondere Radar ein entscheidender Faktor zum Schutz von Verkehrsteilnehmern und zur Vermeidung von Unfällen.

Laut Lehman werde im globalen Durchschnitt heute weltweit pro verkauftem Fahrzeug durchschnittlich ein Radarsensor verbaut, "das Potential liegt mittel- bis langfristig bei fünf und mehr Radarsensoren pro Fahrzeug". Hinsichtlich der Elektrifizierung sieht er für das Unternehmen Chancen bei der Entwicklung von Batteriemanagement-Lösungen. "Hier haben wir erst kürzlich unsere Zusammenarbeit mit Volkswagen angekündigt. Genauso sehen wir im Bereich der Vernetzung viele Möglichkeiten für uns als Halbleiterhersteller, ein Beispiel hierfür ist unsere Ultra-Wideband Lösung, mit der sich Fahrzeuge schlüssellos ver- und entriegeln lassen und dabei gleichzeitig ein äußerst hohes Maß an Sicherheit bieten."

Der weltgrößte Autozulieferer Bosch sieht Chips für Fahrzeuge gar als "Königsdisziplin im Halbleitermarkt". Denn in einem Fahrzeug seien Chips starken Vibrationen und extremen Temperaturen ausgesetzt: mal weit unter dem Gefrierpunkt, mal weit über dem Siedepunkt von Wasser. Das Portfolio der Stuttgarter umfasst vor allem mikroelektromechanische System (MEMS), anwendungsspezifische Schaltungen (ASICs) für Fahrzeugsteuergeräte und Leistungshalbleiter.

Einen Vorteil gegenüber dem Wettbewerb sieht der Zulieferer darin, eines der ganz wenigen Unternehmen zu sein, das gleichzeitig in der Automobil- und Halbleiterindustrie zuhause ist. Während andere Unternehmen die durch Halbleiter gewonnenen Informationen zwar verarbeiten können, habe Bosch darüber hinaus ein tiefes Verständnis für die physikalischen Prinzipien im Halbleiter, wie die Daten erhoben und schließlich in die Fahrzeugsysteme eingebunden werden. "Unser umfassendes Halbleiter-Know-how hilft uns, sowohl neue Funktionen im Fahrzeug zu entwickel als auch immer bessere Chips", erklärt Jens Fabrowsky, Mitglied des Bereichsvorstands des Bosch-Geschäftsbereichs Automotive Electronics.

Auch für Bosch sind Elektrifizierung und automatisiertes Fahren die größten Wachstumstreiber ihres Halbleitergeschäfts. Der Zulieferer verweist in diesem Zusammenhang auf die größte Einzelinvestition in der Firmengeschichte. Rund eine Milliarde Euro investiert der Zulieferer in eine neue Halbleiterfabrik in Dresden. Dort werden Chips mit der 300-Millimeter-Technologie produziert. Die Pilotproduktion soll nach einer Anlaufphase voraussichtlich Ende 2021 beginnen.

ST Microelectronics verweist auf die Einschätzung von Analysten, wonach ADAS ein wichtiger Trend ist, der das Wachstum der Automobilelektronik unterstützt. Demnach wird erwartet, dass bis 2025 voraussichtlich mehr als 40 Prozent der produzierten Fahrzeuge mit L2+-Systemen ausgestattet sein werden.

Im Bereich Smart Power konzentriert sich ST verstärkt auf neue und schnell wachsende Anwendungen wie intelligente Batterie-Management-Systeme (iBMS), die von iBMS für 48V-Batteriesysteme für Hybridfahrzeuge bis hin zu 400- oder 800V-Hochvolt-Batteriesystemen für BEVs reichen.

Der Erfolg in der Automobilindustrie habe dabei von strategischen Partnerschaften profitiert, wie beispielsweise im Bereich ADAS, "wo wir eine lange, erfolgreiche Beziehung mit Intel-Mobileye für EyeQ-Prozessoren haben, die für Vision-Systeme zugeschnitten sind", heißt es beim Unternehmen.

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