Lehren aus der Chipkrise Zäsur: Ford will eigene Chips designen und bei Globalfoundries fertigen lassen

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Dieser Deal könnte einen Paradigmenwechsel einläuten – in der Automobilindustrie ebenso wie für Hersteller von Automotive-Chips: Autohersteller Ford will Chips künftig selbst entwickeln und bei Auftragsfertiger Globalfoundries (GF) produzieren lassen. Damit wird Ford zum Konkurrenten seiner bisherigen Lieferanten.

Ford, mit rund 4,2 Millionen verkauften Fahrzeugen in 2020 der zweitgrößte Autohersteller der USA, wird zukünftig selbst entwickelte Chips direkt von Halbleiterproduzent Globalfoundries (GF) beziehen. Eine entsprechende, bislang nicht bindende Vereinbarung haben beide Unternehmen unterzeichnet. Damit reagiert der Autokonzern auf die anhaltenden Probleme, ausreichend Nachschub primär bei Logik- und Analog-/Mixed-Signal-ICs zu beschaffen. Auch beim größten europäischen Autohersteller Volkswagen (VW) gibt es seit längerem Überlegungen, eigene Chips für selbstfahrende Fahrzeuge zu entwickeln.

Die Vereinbarung sieht vor, dass GF gemeinsam mit Ford „funktionsreiche Chips“ für dessen Modellpalette entwickelt und fertigt. Gegenseitigen Beteiligungen der beiden Unternehmen soll es nicht geben. Laut Reuters hat Ford-Vice-President Chuck Gray in einem Interview gesagt, dass dies in erster Linie ICs für autonomes und assistiertes Fahren, Batteriemanagementsysteme und die Vernetzung im Fahrzeug für eine automatisierte, vernetzte und elektrifizierte Zukunft sein werden. Das ist insofern interessant, da Ford gerade bei batteriebetriebenen Autos bislang wenig vorzuweisen hat: Im Ranking der Innovationsstärke für Elektromobilität steht der Konzern abgeschlagen auf Rang 17, weit hinter Tesla und Volkswagen.

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Ford als Konkurrent von Renesas, NXP & Co?

Doch die Pläne von Ford und GF reichen weiter: Die Partner wollen „die Möglichkeiten einer erweiterten Halbleiterfertigung zur Unterstützung der Automobilindustrie prüfen“. Sprich: Die neuen Komponenten sollen auch an andere Autoherstellern verkauft werden. Durch diesen Schachzug könnte GF seine Fertigungslinien besser auslasten. Ford hingegen würde sich dadurch – zumindest in einigen Bereichen – gegen seine bisherigen Chiplieferanten positionieren. Die strategische Zusammenarbeit von Ford und GF ist zunächst für den US-Markt geplant.

Interessant ist, dass Ford offenbar plant, die Halbleiter im Voraus zu bezahlen, um auch seine Zulieferer ausreichend mit Chips versorgen zu können. Dazu gehört nach Vermutungen von Branchenbeobachtern wohl auch Mobilfunk-SoC-Spezialist Qualcomm, der mit Ford einen Vertrag über ebenfalls von GF zu fertigende V2X-Chips (Vehicle to Everything) abgeschlossen hat.

Zuvor hatte auch General Motors angedeutet, dass es ebenfalls Chips direkt bei Auftragsfertigern kaufen würde. Bislang beziehen die Autohersteller Chips in der Regel von Halbleiterherstellern wie Renesas, STMicroelectronic oder NXP, die speziell auf die hohen Anforderungen der Automobilindustrie abgestimmte Mikrocontroller samt umfangreichen Ökosystemen entwickeln und fertigen.

„Neue Wege der Zusammenarbeit mit Zulieferern schaffen“

„Es ist von entscheidender Bedeutung, dass wir neue Wege der Zusammenarbeit mit den Zulieferern schaffen, um Ford – und Amerika – eine größere Unabhängigkeit bei der Bereitstellung der Technologien und Funktionen zu geben, die unsere Kunden in Zukunft am meisten schätzen werden“, begründet Jim Farley, Präsident und CEO von Ford den Schritt in einer Pressemitteilung. Diese Vereinbarung sei nur der Anfang und ein wichtiger Teil des eigenen Plans, Schlüsseltechnologien und -fähigkeiten vertikal zu integrieren, „die Ford weit in die Zukunft hinein differenzieren werden.“

GF-CEO Tom Caulfield sieht in der Vereinbarung mit Ford einen wichtigen Schritt „zur Stärkung unserer Zusammenarbeit und Partnerschaft mit Automobilherstellern, um Innovationen voranzutreiben, neue Funktionen schneller auf den Markt zu bringen und ein langfristiges Gleichgewicht zwischen Angebot und Nachfrage zu gewährleisten.“

Gleichgewicht zwischen Angebot und Nachfrage ist gestört

Dieses Gleichgewicht ist seit einiger Zeit gestört. Zum Teil selbst verschuldete Lieferengpässe machen seit über einem Jahr den Fahrzeugherstellern zu schaffen. NXP hatte im April angekündigt, Lieferprobleme künftig durch langfristige, unkündbare Chip-Lieferverträge vermeiden zu wollen. Damit will das Unternehmen offenkundig seine Abhängigkeit von der Automobilindustrie verringern: 2020 hatten Fahrzeughersteller massiv Aufträge storniert, da sie vermuteten, dass ihre Absatzzahlen im Zuge der Corona-Krise einbrechen würden.

Doch die Märkte erholten sich unerwartet schnell, und mit ihnen die Nachfrage. Diese Fehleinschätzung gilt als ein Auslöser des aktuellen globalen Chipmangels. Mit Folgen nicht nur für die Autoproduzenten, sondern auch für Chiphersteller wie NXP: Diese Entwicklung drückte auf ihr Geschäftsergebnis für 2020.

Kauft Ford einen Chipdesigner?

Laut Branchenbeobachtern haben weder Ford noch GF derzeit die Möglichkeit, das Design der komplexen ICs selbst zu übernehmen. Ergo werde Ford externe Chipdesignfirmen engagieren, die Erfahrung mit solchen Bauteilen haben und mit der Forschungs- und Entwicklungsabteilung von Ford zusammenarbeiten.

Das wirft die Frage auf, wer letztlich das geistige Eigentum der Designs besitzt. Da es sich um Hochvolumenprodukte handelt, sei es wahrscheinlich, dass Ford beispielsweise ein US-amerikanisches oder europäisches ASIC-Designhaus kauft, vermutet das Nachrichtenportal EENewsEurope. Farley hatte bereits erklärt, dass der Autobauer eine tiefere vertikale Integration anstrebt.

Das „Smartphone auf Rädern“ giert nach Rechenleistung

Viele für Fahrzeuge wichtige Funktionen abseits der Leistungselektronik wie Netzwerk- und Batteriemanagement übernehmen ICs von Herstellern wie NXP, Renesas, STMicroelectronics, Texas Instruments, Marvell und Analog Devices. Viele dieser Anbieter haben eigene Chipfertigungen oder arbeiten mit Auftragsfertigern wie TSMC zusammen – die auch Konkurrenten von GF sind.

Doch für komplexe Funktionen wie assistiertes oder gar autonomes Fahren ist viel mehr Rechenleistung nötig, als viele herkömmliche Mikrocontroller bereitstellen. Daher kommen verstärkt System-on-Chip-Bausteine mit leistungsfähigen Prozessoren und spezialisierten KI-Beschleunigern zum Einsatz. Derzeit stammen diese meist von Nvidia, Intel oder auch Qualcomm.

Bei Highend-Chips kann Globalfoundries derzeit nicht mithalten

Damit die Bausteine trotz der vielen Millionen hochintegrierten Transistoren möglichst energieeffizienz arbeiten, werden sie verstärkt mit den neusten verfügbaren Prozesstechnologien hergestellt – hier kann GF nicht mithalten. 2018 hatte das Unternehmen bekannt gegeben, dass es nicht in die EUV-basierte 7-nm-Technologie investieren werde.

GF gehört daher nicht zu den Halbleiterherstellern, die Chips mit winzigen 7-, 5- oder gar 3-nm-Prozessknoten fertigen können. Vielmehr konzentriert sich der Konzern auf Mainstream-Digital- und Mixed-Signal-Technologien ab 12 nm, wobei der Schwerpunkt auf der 22-nm- und 28-nm-Produktion liegt.

Viele Automotive-Controller werden mit diesen Prozessknotengrößen gefertigt. Theoretisch könnte Ford mit seinen eigenen Chips mittelfristig Komponenten von anderen IC-Herstellern ersetzen. Wahrscheinlicher ist allerdings, dass der Autobauer über zusätzliche Lieferkanäle seine Versorgungssicherheit erhöhen will.

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