Waarom het tekort aan chips ook dit jaar zal aanhouden

Er zit een chip in om op te laden, een chip die het ledlampje laat branden, een chip om elke dertig seconden een signaal te geven aan de poetser over de vorderingen en een chip waarmee de motor op twee snelheden kan draaien. En dat is nog maar een voorbeeld van een ‘eenvoudige’ elektrische tandenborstel.

Auto’s, paspoorten, tandenborstels, oortjes, magnetrons, ovens, telefoons: ze werken door chips, een plakje halfgeleidermateriaal met weerstanden, transistors en condensatoren. Sinds de uitbraak van de coronapandemie is er een wereldwijd tekort aan chips. Aan het begin van de pandemie annuleerden  autofabrikanten massaal hun chipsorders, bang voor dure voorraden. De vraag naar chips nam vlak daarna juist enorm toe. Doordat wereldwijd veel mensen thuis gingen werken en binnen bleven, steeg de verkoop van webcams, laptops en spelcomputers. Tegen de tijd dat de auto-industrie weer chips nodig had, waren de fabrieken bezet.

Apparatenbouwers, chipfabrikanten en politici zoeken wereldwijd koortsachtig naar een oplossing voor de tekorten. Die worden dit jaar nog niet opgelost, verwacht bijvoorbeeld topman Pat Gelsinger van chipmaker Intel. Een korte uitleg waarom:

1. Het duurt lang om een chip te maken

Met chips is iets geks aan de hand: ze worden in moordend tempo steeds geavanceerder, onze apparaten kunnen meer en worden sneller, maar het productieproces zelf is vrij traag. Eerst moet een chip worden ontworpen, simpel gezegd moeten al die transistors, condensatoren en weerstanden zo op het plakje silicium worden gezet dat, bijvoorbeeld, een telefoon kan verbinden met een telefoonmast.

Dan breekt een periode aan van drie maanden niet slapen, zegt hoogleraar elektrotechniek aan de Technische Universiteit Eindhoven Peter Baltus half-grappend. Op een computer kun je simuleren wat een chip doet; je weet pas of hij werkt als de chip er daadwerkelijk is. En dat duurt ongeveer drie maanden.

Die lange wachttijd heeft te maken met hoe de chipfabrieken werken – de grootste en meest geavanceerde staan in Taiwan, de Verenigde Staten, Zuid-Korea en China. Het ‘lopendebandproces’ van het maken van een chip is zo tot in de puntjes geoptimaliseerd dat je daar niet even op inbreekt als je een nieuwe chip voor een nieuw apparaat nodig hebt. Achteraan aansluiten.

2. De chipfabrieken moeten op volledige capaciteit draaien om rendabel te blijven

De fabrieken zijn ook nog eens duur, ze kosten tientallen miljarden om te bouwen. Samsung kondigde in november vorig jaar aan een nieuwe fabriek neer te zetten in de Amerikaanse staat Texas voor de som van 17 miljard dollar. Dat geld haal je er alleen uit als je een fabriek tegen de maximale capaciteit laat werken, zegt hoogleraar Baltus. Een fabriek ‘even’ meer laten produceren omdat er meer chips nodig zijn gaat dus niet zomaar.

Om niet afhankelijk te zijn van chips uit andere landen en de concurrentie met het opkomende China aan te kunnen, pompte de Amerikaanse regering midden vorig jaar al 250 miljard dollar in de techsector. In Europa presenteerde de Europese Commissie in september 2021 de European Chips Act om de Europese chipsproductie te stimuleren.

3. Personeel is schaars

Het is moeilijk om hooggeschoold personeel te vinden dat chips kan ontwerpen en de geavanceerde machines kan bedienen waarmee ze worden gemaakt. Er zijn alleen al in de Verenigde Staten tussen de 70.000 en 90.000 extra werknemers nodig in 2025 om aan de vraag te voldoen, meldde The Wall Street Journal begin dit jaar. In Taiwan, waar de meest geavanceerde fabrieken staan, komt men maandelijks ruim 27.000 mensen tekort. Er is een oorlog gaande om talentvolle mensen, zei Jim Koonmen tegen de Amerikaanse krant. Koonmen is een van de directeurs van ASML, de Nederlandse fabrikant van chipmachines. 

Technologiebedrijven intussen ontwerpen hun eigen chips, om niet afhankelijk te zijn van wat chipfabrieken voor ze ontwerpen – veel bedrijven geven een wensenlijst aan een fabriek, waar de chip ontworpen en gebouwd wordt. Het was deze maand nieuws dat Microsoft ontwerp-veteraan Mike Filippo had overgehaald om bij het bedrijf te komen werken aan een eigen chip. Apple heeft sinds november 2020 een zelf ontworpen chip op de markt.

Ook Peter Baltus ziet dat er al vroeg door de industrie getrokken wordt aan zijn studenten, de aanwas blijft wat achter. “Bij open dagen laat ik een grijs vierkantje zien, een chip, en een jaar later een grijs vierkantje dat veel meer kan. Dat is minder spectaculair dan vonken die van een hoogspanningskabel af vliegen bij mijn collega’s. Studenten melden zich niet massaal als chipontwerper. Maar het is ontzettend leuk en creatief werk om een chip te ontwerpen. En belangrijk, als je bedenkt hoeveel chips we gebruiken.”

4. Recycleren is bijna de moeite niet

Eenvoudige, generieke chips die bijvoorbeeld een ledlampje aan- of uitzetten zijn nog wel te hergebruiken. Maar onze spelcomputers en telefoons worden in zo’n hoog tempo geavanceerder dat een chip van vorig jaar bij wijze van spreken al niet meer voldoet om een apparaat in 2022 te laten functioneren.

En de fabrieken en machines om chips te maken mogen dan veel geld kosten, een doorsneechip kost een paar cent en is gemaakt van gesmolten zand. Daarom is het recycleren van chips uit gebruikte apparaten vaak duurder dan nieuwe kopen. “Dat is een van de oorzaken van de problemen waar de industrie nu mee zit”, zegt hoogleraar Baltus. “Onze apparaten zijn te goedkoop.”