Rückblick

Das Elektronik-Jahr 2022 im Schnelldurchlauf

19. Dezember 2022, 9:00 Uhr | elektroniknet.de-Redaktion
Das war 2022
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Welche Ereignisse und Entwicklungen haben das Jahr 2022 in der Elektronik-Branche geprägt? Unsere Redakteure aus den verschiedenen Ressorts geben einen Überblick.

Halbleiter

Im Halbleitersegment waren die Lieferengpässe das dominierende Thema des Jahres 2022, und das, obwohl die Halbleiterindustrie enorme Summen in den Ausbau der Kapazitäten steckt. Der Zeitpunkt dafür ist günstig, und zwar nicht nur, weil die Nachfrage hoch ist, sondern auch weil es umfassende Förderprogramme gibt. Mit den so genannten Chips Acts in den USA und Europa soll die Halbleiterfertigung in den jeweiligen Regionen gestärkt werden. Und dass die Programme erfolgreich sind, zeigt zum Beispiel die Ankündigung von Intel, in Magdeburg eine Fab zu bauen. Insgesamt will Intel in den nächsten zehn Jahren 80 Mrd. Euro in Europa investieren, und zwar entlang der gesamten Wertschöpfungskette, angefangen bei R&D über die Frontend-Fertigung, bis hin zu Advanced-Packaging-Technologien (Backend-Fertigung). 17 Mrd. Euro davon sollen nach Magdeburg fließen, um dort zwei Halbleiter-Fabs zu bauen. Der Baubeginn ist für die erste Jahreshälfte 2023 geplant, vorbehaltlich der Beihilfengenehmigung durch die EU-Kommission und der Bewilligung der Förderung durch die deutschen Behörden. Geht alles glatt, soll die Produktion 2027 anlaufen.

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Leistungshalbleiter

Das Jahr 2022 stand ganz im Zeichen des Kapazitätsaufbaus bei Siliziumkarbid, denn laut den Marktanalysten der Yole Group soll dieser Markt um 57 Prozent pro Jahr wachsen. Nachdem Wolfspeed im April 2022 die weltweit erste 200-mm-Waferfab für Siliziumkarbid im Mohawk Valley, New York, eröffnet hatte, kündigte das Unternehmen im September an, im US-Bundesstaat North Carolina eine neue Materialfabrik zu bauen. Die Chatham County Materials Facility soll die Kapazität im Materialbereich verzehnfachen. Die erste Bauphase soll 2024 abgeschlossen sein.

Mitte August 2022 verkündete onsemi, seine Kapazität für SiC-Boules (Rohkristalle) bis zum Jahresende zu verfünffachen. Im September erweiterte das Unternehmen seinen Standort im tschechischen Roznov um das 16-Fache. Dort werden SiC-Epitaxiewafern und -Chips gefertigt. Auch die Front-End-Fertigung in Bucheon (Südkorea) wird derzeit verdoppelt, und laut CEO Hassane El-Khoury besteht die Möglichkeit, die Kapazität im nächsten Jahr nochmals zu verdoppeln.

Auch Infineon bereitet sich weiter auf das Wachstum vor. In Villach, Österreich, werden Fertigungskapazitäten, die bislang für Siliziumbauelemente bestimmt waren, auf Siliziumkarbid und Galliumnitrid umgewidmet. In Kulim (Malaysia) werden die Wide-Bandgap-Epitaxieprozesse weiter ausgebaut und Infineon errichtet dort eine dritte Waferfab, die ganz für Wide-Bandgap-Halbleiter bestimmt ist. Diese soll im Sommer 2024 einsatzbereit sein.

STMicroelectronics wird im sizilianischen Catania eine integrierte Produktionsstätte für SiC-Substrate und -Epitaxiewafer errichten. Die Produktion soll im Jahr 2023 anlaufen und bis 2024 den Anteil der internen Substratbeschaffung auf 40 Prozent erhöhen.

Da Wafer-Substrate noch länger der Engpass bei Siliziumkarbid bleiben, gibt neben dem reinen Kapazitätsausbau auch verschiedene Ansätze, aus den vorhandenen Rohwafern mehr zu generieren. So läuft bei Infineon in Dresden eine Pilotlinie für das Cold-Split-Verfahren. Die Vorbereitungen auf die Massenfertigung laufen. Erste Produkte, die mit dieser Technologie verarbeitet wurden, sind bereits qualifiziert und an Kunden ausgeliefert.

STMicroelectronics plant, in den nächsten 18 Monaten den SiC-Substrat-Technologie von Soitec zu qualifizieren. Ziel dieser Zusammenarbeit ist es, den SmartSiC-Prozess von Soitec für die künftige 200-mm-Substratfertigung von ST zu nutzen.

Embedded Technology

Im Juni konnte die embedded world 2022 nach der Covid-Pause über 18.000 Besucher, 720 Austeller und eine vollgepackte Konferenz verzeichnen – nach langer Abstinenz Balsam für die Embedded Community. Expertinnen und Experten konnten sich wieder persönlich über aktuelle technische Innovationen sowie Herausforderungen der Branche wie den Halbleitermangel austauschen. Allen voran der Bauteilemangel machte Unternehmen in den letzten beiden Jahren zu schaffen. So wurden auf der Messe bestehende Kooperationen gestärkt und neue Vertriebskanäle erschlossen. Auch im Bereich der Standardisierung bewegt sich einiges – allen voran COM-HPC, ein Standard der PCI Computer Manufacturers Group (PICMG), und Open Standard Module (OSM), von der Standardization Group for embedded Technolgies (SGeT) initiiert. COM-HPC erschließt neue Dimensionen für das High-Performance-Computing, erstmals im Server-Bereich. Mit Auflötmodulen nach OSM-Spezifikation folgt die Community den Trends der Miniaturisierung und Energieeffizienz sowie dem Bedarf nach vollständig automatisierbarer Fertigung.

Cybersecurity

Die Entwicklung hin zu Industrie 4.0 und Industrial Internet of Things (IIoT) macht den Schutz vor Cyberbedrohungen zur obersten Priorität. Beide Ebenen der Cybersecurity – der Schutz des Netzwerks vor unbefugtem Eindringen mit allen möglichen Folgen sowie der Schutz von Software und Know-how vor Diebstahl und Spionage – erfordern umfassende Maßnahmen. Besonderes Augenmerk muss hier nicht nur den Zugängen zum Unternehmensnetzwerk von außen gelten, sondern auch den Übergängen zwischen IT- und OT-Netzwerk.

Parallel zur Zunahme der Bedrohungen wachsen aber auch die Möglichkeiten, ihnen zu begegnen. Gegen Raubkopieren und Know-how-Diebstahl helfen Lösungen für Schutz und sichere Lizenzierung von Software. Gegen unbefugtes Eindringen ins Netzwerk helfen Firewalls, Intrusion Detection Systems, Netzwerk-Segmentierung, Identifizierung/Autorisierung/Authentifizierung und andere, auch organisatorische Maßnahmen auf der Netzwerkebene. Penetration Tests können Schwachstellen aufdecken, bevor es zu spät ist. Im Trend liegt derzeit der Ansatz „Zero Trust“ für die Gestaltung und Implementierung von IT-Systemen. Das Zero-Trust-Modell beruht auf dem Grundsatz »never trust, always verify«, was bedeutet, dass Geräten prinzipiell nicht vertraut werden sollte, auch wenn sie mit einem autorisierten Unternehmensnetzwerk verbunden sind und zuvor überprüft wurden. Umgesetzt wird Zero Trust durch eine starke Identitätsüberprüfung, die Überprüfung der Konformität des Geräts vor der Gewährung des Zugriffs und die Sicherstellung, dass Zugriffe nur mit geringen Rechten auf ausdrücklich genehmigte Ressourcen erfolgen.

Industrie 4.0

Auf dem Weg in Richtung Industrie 4.0 geht ein bedeutender technischer Trend hin zu einer Kombination von Edge- und Cloud-Computing und zu einer Verteilung der Datenverarbeitungs- und Analyse-Aufgaben auf Edge und Cloud je nach den Erfordernissen der jeweiligen Anwendung. Ein weiterer Trend ist die nahtlose Kommunikation vom Sensor bis zur Cloud über Single Pair Ethernet, IIoT-Kommunikationstechniken wie OPC UA over TSN und MQTT sowie künftig OPC UA Field eXchange (UAFX). In diesem Jahr hat die Nutzerorganisation OPC Foundation die erste UAFX-Spezifikation veröffentlicht, und zwar für den Use Case Controller-to-Controller (C2C). Die Spezifikationen für Controller-to-Device (C2D) und Device-to-Device (D2D) werden folgen. Darüber hinaus hat die Nutzerorganisation Profibus & Profinet International (PI) die Spezifikationsarbeiten für Profinet over TSN abgeschlossen.

Mit dem Projekt Gaia-X schafft die Europäische Union einen Rahmen für vertrauenswürdige Cloud-Infrastrukturen nach europäischen Datenschutz-Standards. Ziele sind Schutz der Daten von Industrieunternehmen und Personen sowie Software-Schnittstellen und -Spezifikationen, die einen Wechsel der Cloud-Anbieters erlauben. Das Gaia-X Framework als Motor von Gaia-X ist einsatzbereit, und acht Leuchtturmprojekte haben damit begonnen, es zu nutzen. Bis März 2023 sollen die Dienste für ein Gaia-X Digital Clearing House (GXDCH) eingeführt werden, die zentrale Anlaufstelle für die automatische Überprüfung der Einhaltung der Gaia-X-Regeln.

Funkkommunikation

In Deutschland und Europa wurden die 5G-Netze im Jahr 2022 zügig ausgebaut. Sie erreichen inzwischen fast die gleiche Abdeckung wie die 4G-Netze, die in Deutschland immer noch ausgebaut werden. Das Schließen der letzten Lücken in den Mobilfunknetzen kommt nur langsam voran.

5G-Campusnetze – bisher überwiegend in Testinstallationen zur Verifikation eingesetzt – werden nun schrittweise in der Produktion installiert und implementiert. Mit der wachsenden Verfügbarkeit von 5G-Komponenten und -Systemen für industrielle Anwendungen ist eine rasch wachsende Nachfrage zu erwarten.

Parallel zum 5G-Netzausbau arbeiten Forscher an der Entwicklung von Techniken für den 6G-Mobilfunk. Mit ihm sollen auch Umwelt- und Nachhaltigkeitsaspekte adressiert werden und die Sicherheit und Authentizität soll Schutz vor Angriffen mit Quantencomputern bieten.

Autonomes Fahren

Mit einem Gesetz zum autonomen Fahren hat Deutschland bereits 2021 als erstes Land weltweit einen Rechtsrahmen dafür geschaffen, Fahrzeuge ohne Fahrer in den öffentlichen Straßenverkehr zu holen. Die konkreten Ausführungsbestimmungen folgen nach und nach. Nachdem seit vergangenem Jahr computergesteuerte Kraftfahrzeuge auf deutschen Autobahnen mit einer Geschwindigkeit von bis zu 60 km/h fahren dürfen, kam in diesem Jahr eine Regelung für autonomes Parken in Parkhäusern hinzu. In den kommenden Monaten wird die Europäische Union (und damit auch Deutschland) voraussichtlich einen Beschluss der UN-Wirtschaftskommission UNECE umsetzen: Die erlaubte Höchstgeschwindigkeit beim autonomen Fahren wird dann in bestimmten Verkehrssituationen von 60 km/h auf 130 km/h angehoben. Deutschlands Gesetz zum autonomen Fahren soll als Übergangslösung dienen, bis auf internationaler Ebene harmonisierte Vorschriften vorliegen.

Batterien

Erstmals hat Deutschland mehr Lithium-Ionen-Batterien aus Europa importiert als aus China. Dies vermeldete der ZVEI-Fachverband Batterien. 52 Prozent aller Importe in Höhe von knapp 7,3 Mrd. Euro kommen aus Europa, 79 Prozent mehr als im Vorjahr. Wichtigster Lieferant war Polen mit 3,3 Mrd. Euro vor China mit 2,5 Mrd. Euro. Gleichzeitig stiegen die Exporte an Batterien aus Deutschland um 24 Prozent auf 5,0 Mrd. Euro.

Die neu gegründete Upcell Alliance will eine krisenfeste Wertschöpfungskette für Energiespeicher in Europa aufbauen. Dies steht auch im Zusammenhang mit dem geplanten Verkaufsverbot von Neuwagen mit Verbrennungsmotor in der EU ab 2035. Gleichzeitig soll so auch eine gewisse Unabhängigkeit von globalen Lieferketten sowie eine höhere Krisenresilienz geschaffen werden.

Der chinesische Batteriegigant CATL hat die zweite Teilgenehmigung für die Inbetriebnahme seiner Gigafactory nahe Erfurt erhalten. Ende 2022 sollen dort die ersten Batteriezellen gefertigt werden. Konkurrent SVolt Energy wird auf dem ehemaligen Gelände des Windturbinen-Herstellers Vestas in Ostdeutschland eine weitere Batteriezellfabrik für den europäischen Markt errichten.

In den kommenden Jahren werden Batterien aus Elektroautos und stationären Speichern in großem Umfang ausgemustert werden. Laut den Marktforschern von TrendForce dürfte der globale Markt für das Recycling von Batterien bis 2030 mehr als 1 TWh betragen wird. Die in Europa installierten und angekündigten Recycling-Anlagen, die bis zum Ende 2022 laufen sollen, entsprechen einer Gesamtkapazität von circa 112 Kilotonnen Lithium-Ionen-Batterien pro Jahr. Eine Konsortialstudie der RWTH Aachen zeigt, dass die Kapazität von Recycling-Anlagen 2030 mindestens etwa 277 Kilotonnen pro Jahr betragen könnte.


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