Mit der Insolvenz des Speicherchip-Herstellers Qimonda endete vor 5 Jahren
ein Stück deutscher Halbleitergeschichte (Hintergrundfoto: Infineon/Qimonda).

Vor fünf Jahren, am 23. Januar 2009, endete in Deutschland ein Stück Halbleitergeschichte. Qimonda meldete Insolvenz an. Hinter dem Kunstnamen verbergen sich die von der Muttergesellschaft Infineon Mitte 2006 getrennten Speicherchipaktivtäten. 1999 hatte Siemens das Halbleitergeschäft in die Infineon AG ausgegliedert. Mit Halbleiterphysik hatten sich Siemens-Forscher schon vor dem 2. Weltkrieg beschäftigt. Den Siemensianern Eberhard Spenke und Karl-Ulrich Stein gelangen zwischen 1950 und den frühen 1970er Jahren wegweisende Entwicklungen. Doch An­fang der 1980er Jahre lag man bei Siemens im Geschäft mit Speicherchips nach eigener Einschätzung etwa drei Jahre hinter den damals aufstre­benden japanischen Unternehmen zurück. Mit dem 4 MBit-Speicherchip zog Siemens 1988 nach einem enormen Kraftakt („Projekt Mega“) wieder gleich. 20 Jahre später gab’s für den notorischen Zu-spät-Kommer Qimonda aber keine Rettung mehr.

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In diesem Posting geht es um das Thema Zeitwettbewerb. Anhand des unerfreulichen Endes von Qimonda lässt sich die besondere Bedeutung des Wettbewerbsfaktors Zeit zeigen. Die Halbleiterindustrie im Allgemeinen und das Geschäft mit DRAMs im Speziellen sind denkbar schlechte Spielfelder für Unternehmen, die gegenüber ihren Konkurrenten in Rückstand geraten sind.

DRAMs (Dynamic Random Access Memories) sind flüchtige Speicherchips, die z. B. als Arbeitsspeicher eines Computers fungieren. In solchen flüchtigen Speichern werden Daten nur gespeichert, solange eine durchgehende Stromversorgung besteht. DRAMs für PCs sind wie Mikroprozessoren für PCs standardisierte Massenprodukte. Die Infineon-Speicherchipsparte und später die Ausgliederung Qimonda waren auf solche DRAMs spezialisiert. Qimonda war 2007 nach Umsätzen sogar noch weltweit drittgrößter DRAM-Hersteller (hinter den südkoreanischen Firmen Samsung und Hynix).

Infineons Speicherchipsparte in der Zeitfalle

Gerade aus dem Siemens-Konzern ausgegliedert, schaffte Infineon im Geschäftsjahr 2000/01 ein stattliches Betriebsergebnis von 1,5 Mrd. Euro. Im Zuge des weltwei­ten Konjunktureinbruchs wurde 2000/01 aber die „betrübliche Tradition der Fehlbeträge“ (FAZ) wieder aufgenommen und nur 2003/04 leicht durchbrochen. Anders verlief die Entwicklung ab 2001 beim größten Infineon-Konkurrenten Samsung Halbleiter. Im Manager Magazin erschien im Juli 2005 ein ausführlicher Bericht über Infineon mit Details zum DRAM-Geschäft:

“Die Produktion von Speicherchips ist zur Zeit gerade noch profitabel. Doch der Preisverfall hält an, und Infineon kassiert für seine Chips besonders wenig.” Während Samsung 2004 einen durchschnittlichen Verkaufspreis von 5,99 US-$ pro DRAM-Chip erzielte, waren es bei Infineon nur 4,80.
“Auch die Kosten müssen herunter. Nach einer Schätzung liegen Infineons Herstellkosten bei 3,82 US-Dollar pro Chip. Bei Samsung sind es 2,10 bis 2,20. Den letzten Technologiesprung, bei dem die Strukturbreite auf den Chips von 140 auf 110 nm sank, schafften die Deutschen erst ein halbes Jahr nach den Koreanern. Anfang Juni 2005 verkündete Infineon, 5 Prozent seiner Speicher in 90 nm-Technik zu fertigen – drei Monate nach einer entsprechenden Mitteilung von Samsung.”

Mit den angesprochenen Technologiesprüngen sind Wechsel auf neue Fertigungstechnologien gemeint, durch die sich auf Mikrochips immer kleinere Strukturgrößen erzeugen lassen. Zwischen den Jahren 2001 und 2005 reduzierten die führenden DRAM-Her­steller die Strukturgrößen von 150 nm auf 90 nm (1 Nanometer nm = 10-9 m).

Beim Wettlauf zu immer kleineren Strukturgrößen (“Shrinking”) hatten die Koreaner regelmäßig die Nase vorn. Infineon als Follower (oder Late Mover) schaffte die Wechsel zu neuen Fertigungstechnologien immer erst 3 bis 6 Monate nach dem First (Mover) Samsung.

Wie ist Infineon in Rückstand geraten? “Die Verspätung entstand unter anderem, weil bisher Entwicklung und Produktion räumlich und organisatorisch getrennt waren”, wird im oben genannten MM-Artikel ein Infineon-Manager zitiert. Erst bei der Schrumpfkur auf 90 nm-Strukturen wurden Funktionen in einem speziellen Projektteam am Standort Dresden gebündelt, die zuvor auf die USA und Deutschland verteilt waren. Interessant sind auch die Aussagen des damals neuen Infineon-Vorstandschefs Wolfgang Ziebart zu einer großangelegten Umorganisation zum Jahreswechsel 2004/05. “Wir wollen die unternehmerischen Kräfte bei uns stärker freisetzen. Komplexe Matrixorganisationen mit einem funktionalen Vorstand werden unserer heutigen Größe nicht mehr gerecht” (→ EE Times, 17.12.2004). Und weiter: “Die bisherige funktionale Aufstellung war zu tief gegliedert und kompliziert, hat uns langsam und ineffizient gemacht” (MM 07/2005).

Tolle Erkenntnis: Für die Shrinking-Vorhaben wären in der Speicherchipsparte Strukturen eines Heavyweight Projektmanagements besser gewesen als eine Organisation mit vielen funktionalen und interkontinentalen Schnittstellen. Ich glaube, dass hätten die Infineon-Manager schon vor Herrn Ziebarts Dienstantritt im September 2004 überreißen können.

Sehr lesenswert finde ich auch den Aufsatz “Einfluss- und Erfolgsfaktoren auf den Ramp Up in der Halbleiterindustrie” von 2008. Untersucht wurden dreizehn Serienanläufe in den Jahren 2001 bis 2006 “eines ausgewählten Halbleiterherstellers”, bei dem es sich zu 99,9 % um Infineon handelt. Bei 12 der 13 Serienanläufe wurde die für die Hochlaufphase angestrebte Verbesserung der Ausbeute (Yield Rate) nicht erreicht, “nur ein Mal” (einmal?), schreiben die Autoren, “wurde der Ausbeute-Plan weitestgehend eingehalten” (Keil et al. 2008, S. 215). Ursachen für die Verzögerungen waren “eine fehlende Stabilität der Prozesse und die mangelhafte Qualität und Verfügbarkeit der erforderlichen Ressourcen” (S. 219), heisst es weiter.

Die ungemütliche Situation, in die sich Infineons Speicherchipsparte manövriert hat, bezeichnet → Professor Werner Pfeiffer als Zeitfalle.

Im Fall Infineon wird die Dramatik des  Zeitrückstands mit einem Blick auf die Stückkosten deutlich. Infineon, Mitte 2005: durchschnittlich 3,82 US-Dollar pro Chip. Bei Samsung waren es laut Manager Magazin zur selben Zeit nur 2,10 bis 2,20 US-Dollar. Denkt man an die Kernaussage des Erfahrungskurven-Konzepts, ist dieser Unterschied keine Überraschung. Mit jeder Verdopplung der kumulierten Produktionsmenge gehen die Stückkosten eines Produktes potenziell zurück. -20 bis -30 Prozent lautet die allgemeine Hausnummer für den erreichbaren Kostenrückgang.

Nach der Logik des Erfahrungskurven-Konzeptes keine Überraschung: 6 Monate Zeitverzug mündeten für Infineon/Qimonda in einen massiven (tödlichen) Kostennachteil. Die Folie ist Teil einer Präsentation, die ich Ende 2011 gehalten habe.

PDF mit 10 Folien.

In Halbleiterindustrie überleben nur die Paranoiden

Branchenspezifische Charakteristika machen die Mikrochipbranche zu einem besonders heißen Pflaster für die konkurrierenden Anbieter. Zu diesen Besonderheiten zählen kurze Marktzyklen, ein rasanter Preisverfall und ein permanent hoher Investitionsbedarf.

  • Kurze Marktzyklen: Die andauernd hohe Entwicklungsdynamik in der Halbleiterindustrie beschreibt Moore’s Law, 1965 vom späteren Intel-Mitgründer → Gordon Moore formuliert und 1975 leicht umformuliert: Alle zwei Jahre verdoppelt sich die Anzahl der Transistoren auf gängigen Mikrochips. Die Leistungssteigerungen der Intel-Produktfamilien belegen Moores Einschätzung für Mikroprozessoren, während in anderen Teilmärkten der Halbleiterbranche (z. B. bei Flashspeichern) sogar noch kürzere Verbesserungsintervalle beobachtet werden konnten. Entsprechend kurzlebig sind einzelne Mikrochipmodelle bzw. -modellfamilien.
  • Hohe Fixkosten: Die Abschreibungen auf Gebäude und Anlagen betragen ca. 40 bis 50 Prozent der Herstellkosten. Weitere 10 % der Herstellkosten sind Personalkosten und somit ebenfalls kurzfristig nicht veränderbar (→ Puffer 2007, S. 55).
    Die hohen Investitionen in Halbleiterfabriken und -anlagen werden von Innovationssprüngen bei den Fertigungstechnologien getrieben. Ab Mitte der 1990er Jahre stellten die Halbleiterhersteller zur Produktivitätssteigerung auf die Fertigung mit größeren Siliziumscheiben (Wafern) mit 300 mm- statt 200 mm-Durchmesser um. Den nächsten Schritt von 300 mm- zu 450 mm-Wafern haben die Branchenriesen Intel und Samsung schon länger angekündigt. Aktuelle Prognose: 2015 sollen bei Intel erste 450 mm-Wafer zum Einsatz kommen (→ c’t News auf heise.de).
    Deutlich häufiger sind die Wechsel auf neue Fertigungstechnologien, mit denen sich auf Mikrochips immer kleinere Strukturgrößen erzeugen lassen (1-Jahres- bis maximal 2-Jahresrhythmus). Neben den fixen Blöcken innerhalb der Herstellkosten sind die Aufwendungen für Forschung und Entwicklung (F&E) maßgeblich für den hohen Fixkostenanteil in der Kalkulation von Halbleiterunternehmen.
  • Massiver Preisverfall: Der Preis pro Funktionseinheit (Preis pro Bit) für DRAM-Chips sank im langfristigen Trend mit einem durchschnittlichen Preisverfall von über 30 Prozent pro Jahr (→ Puffer 2007, S. 5).

Kurze Marktzyklen, hohe Fixkosten und massiver Preisverfall. Zusammen ergibt das für Nachzügler einen tödlichen Cocktail. Dagegen sind in der Halbleiterindustrie die Vorteile einer First-Position besonders ausgeprägt. Man sieht dies z. B. am Vergleich der durchschnittlichen Verkaufspreise, die Samsung und Infineon im Jahr 2004 erzielten: 5,99 US-$ pro DRAM-Chip (Samsung als First) versus 4,80 (Infineon als Follower).

Stellt man zeitorientierte Wettbewerbsstrategien gegenüber, finden sich auch mögliche Vorteile eines späteren Markteintritts. Der Pionierstrategie werden allgemein höhere marktliche und technologische Risiken zugeschrieben. Darunter (a) das Risiko, einen größeren Teil erforderlicher Markterschließungskosten tragen zu müssen, während Nachzügler von “Free-Rider-Effekten” profitieren können, (b) die Gefahr einer ungewissen Nachfrageentwicklung bei Neuprodukten und (c) die Gefahr, dass die Produktentwicklung nicht zu einem marktfähigen Produkt führt.

Im besten Fall sparen Follower einen Großteil der Forschungs- und Entwicklungskosten ein, die ein Pionier zu tragen hat, vermeiden bei ihren Produkten Kinderkrankheiten eines Pionierprodukts, meiden technologische Sackgassen und konzentrieren sich auf lukrative Marktsegmente und Anwendungen (“cherry picking”).

Dumm nur, dass diese möglichen Vorteile einer Nachzüglerrolle auf Halbleitermärkten kaum wirken. Der Weltmarkt für Speicherchips befindet sich schon lange nicht mehr in der Erschließungsphase. Anders ist dies z. B. bei alternativen Antriebstechnologien für Pkw (z. B. Brennstoffzelle, vollelektrische Systeme) oder Lastenluftschiffen (Stichwort Cargolifter). Ein grundsätzliches Marktrisiko gibt es bei Speicherchips nicht. Und Free-Rider-Effekte sind in der Halbleiterindustrie nur sehr begrenzt zu erzielen. Auch ein Nachzügler muss – vor allem in der Fertigung – zeitintensive Lernprozesse vollziehen. Pfeiffer spricht in diesem Zusammenhang von “Zeitkonstanten der Vorbereitung”.

Eine vielzitiertere Weisheit des ehemaligen Intel-CEO Andy Grove lautet, in der Halbleiterindustrie würden nur die Paranoiden überleben. Eine angemessene Portion Verfolgungwahn hätte bei den Infineon- bzw. Qimonda-Managern wohl nicht geschadet.

Literatur:
Keil, S.; Lasch, R.; Deutschländer, A.; Schneider, G.: Einfluss- und Erfolgsfaktoren auf den Ramp Up in der Halbleiterindustrie, in: Otto, A.; Obermaier, R. (Hrsg.): Logistikmanagement 2007. Analyse, Bewertung und Gestaltung logistischer Systeme, Wiesbaden 2008, S. 201-230. Mit der “Business & Economics”-Lizenz von Springer → hier online (z. B. für angemeldete Nutzer im Netz der Hochschule Neu-Ulm).
Sehr lesenswerter Aufsatz über dreizehn Serienanläufe in den Jahren 2001 bis 2006 “eines ausgewählten Halbleiterherstellers”, bei dem es sich zu 99,9 % um Infineon handelt.
Pfeiffer/Weiß: Technologieorientierte Wettbewerbsstrategien, in: Corsten, H. (Hrsg.): Handbuch Produktionsmanagement. Strategie – Führung – Technologie – Schnittstellen, Wiesbaden 1994, S. 275-291.
Plädoyer für eine First-Strategie in technologieintensiven Branchen, bringt die Philosophie der Nürnberger “Pfeiffer-Schule” auf den Punkt (→ Prof. Dr. Werner Pfeiffer).
Puffer, W.: Technisch-ökonomische Effizienzbetrachtungen für die Halbleiterfertigung, Diss. TU München, 2007. → Hier auf dem Online Publication Server der TU München online. Hilfreiche Einführung in die Charakteristika der Halbleiterbranche (vor allem Kapitel 1 bis 4).
Wettengl, S.: Infineon und Qimonda im Zeitwettbewerb des Halbleitermarktes, in: Fisch, J. H.; Roß, J.-M. (Hrsg.): Fallstudien zum Innovationsmanagement, Wiesbaden 2009, S. 573-588. Mit der “Business & Economics”-Lizenz von Springer → hier online (z. B. für angemeldete Nutzer im Netz der Hochschule Neu-Ulm).

Verwandter Vortrag:
Wettengl, S.: “Technologieunternehmen im Zeitwettbewerb. Beispiele aus der Halbleiter-, Automobil- und Luftfahrtindustrie” Vortrag vom 14.12.2011 an der Hochschule Ulm

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