Chipknappheit, SDSi und Umdenken der Lieferketten Das sind die Embedded-Trends für 2022

Von Sebastian Gerstl

Der Chipmangel, der sich vor allem 2021 akut bemerkbar gemacht hat, wird auch das Jahr 2022 nachhaltig prägen – in mehr als einer Hinsicht. Die britischen Embedded-Entwickler von Bytesnap Design sagen folgende Embedded-Trends für das Jahr 2022 voraus.

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Wie wirken sich GRoßereignisse wie der weltweite Chipmangel oder die Arm-Übernahme durch NVIDIA 2022 auf den Embedded-Markt aus? Die Embedded-Design-Spezialisten von Bytesnap wagen eine Trendanalyse.
Wie wirken sich GRoßereignisse wie der weltweite Chipmangel oder die Arm-Übernahme durch NVIDIA 2022 auf den Embedded-Markt aus? Die Embedded-Design-Spezialisten von Bytesnap wagen eine Trendanalyse.
(Bild: Clipdealer)

Es steht außer Frage, dass der Chipmangel des Jahres 2021, der sich durch sämtliche Industriebereiche zieht, auch in der ersten Jahreshälfte 2022 noch deutlich zu spüren sein wird. Ab dem 3. Quartal des nächsten Jahres sollte allerdings eine spürbare Linderung auf dem Markt eintreten. Das liegt nicht nur an gesteigerten Fertigungskapazitäten: „Ob Klopapier oder Chips, die Leute befinden sich aktuell in einem Panikmodus, und jeder Vorrat, der sich ankündigt, wird sofort aufgegriffen werden,“ beschreibt Bytedesign.

Chipmangel wird gelindert, sobald der „Panikmodus“ nachlässt

Von der Versorgungslage her dürfte die Industrie zu Jahresbeginn noch Schwierigkeiten haben. Aber spätestens 2023 werden diese nachlassen, und viele Hersteller werden bis dahin ausreichende Chipvorräte angelegt haben, um die Durststrecke zu überstehen.

Der anhaltende Chipmangel wird vor allem kleineren Halbleiterunternehmen mit eigenen Fertigungsstätten neue Möglichkeiten eröffnen. Auch Anbieter von Softwareentwicklungsmethoden und Softwaregestützten Halbleiterdesign, die speziell dazu dienen, Lösungen schnell auf neue heterogene Plattformen und Architekturen zu portieren, dürften von der Lage profitieren.

Schließen chinesische Chipanbieter die entstandene Lücke?

Bytesnap sieht ebenso im kommenden Jahr die bislang größte Gelegenheit für chinesische Chip-Anbieter, in signifikantem Maße in westliche Märkte vorzudringen. In den letzten Jahren hatten immer höhere Schranken für Investitionen und ein verschärftes Handelsklima unter US-Präsident Donald Trump chinesische Pläne, mit eigenen hochwertigen Speicher- und Prozessorlösungen in die amerikanischen und europäischen Märkte vorzudringen, spürbar ausgebremst.

Der enorme Bedarf an Halbleiterbauteilen dürfte nun die vorhandenen Schranken wieder lockern: Wie Bytesnap aus eigener Erfahrung berichtet haben immer mehr Auftragnehmer die Ingenieure des Embedded-Design-Dienstleisters darum gebeten, auch Chips von chinesischen Anbietern in Erwägung zu ziehen, um die aktuelle Chipknappheit oder den damit verbundenen hohen Preis bei regulären Anbietern abzumildern. Diese Wünsche würden überwiegend von kleineren oder neu gegründeten Unternehmen vorgetragen.

Allerdings sind parallel dazu die etablierten Hersteller bereits selbst aktiv, um den Engpass vor allem bei Prozessoren der großen Marken auszugleichen. Allerdings dürften diese Anbieter in erster Linie hochwertigen Bauteilen, die in großen Stückzahlen hergestellt werden, Vorrang einräumen. Für Low- bis Mid-Range-Bauteile wird auf dem restlichen Markt das größte Gerangel vorherrschen, was vor allem kleine bis mittelständische Unternehmen zu spüren bekommen.

Bessere Kontrolle des Lagerbestands, kurzfristig Abkehr von Just-in-Time

Die im Zuge der Chipknappheit eintretenden Hamsterkäufe werden – zumindest kurzfristig – für eine Abkehr von der in den letzten Jahren vorherrschenden Praxis der Just-in-Time-Produktion sorgen. Wie bereits erwähnt tendieren jetzt schon mehr Unternehmen dazu, vorhandene Chiplieferungen aufzukaufen und zu horten, um über die Durststrecke des nächsten Jahres hinweg zu kommen.

Allerdings dürfte kein Anbieter Interesse daran haben, langfristig neue Lager für Grundmaterialien anzulegen: Diese sind teuer in Anschaffung wie auch Betrieb und bergen das Risiko, dass der Hersteller irgendwann auf veralteten Bauteilen sitzen bleibt, die für moderne Embedded-Designs nicht mehr zeitgemäß sind. Für 2022 erscheint dies allerdings als ein notwendiges Übel. Eine effiziente Bestandskontrolle und -planung dürfte sich hier als Schlüssel für den Erfolg erweisen: die benötigten Bauteile für Monate im Voraus bestellen, aber die Produkte erst bei Bedarf erhalten.

Der Consumer-Markt und bestimmte Automobil-Zulieferer, die tendenziell mehr auf Lagerbestände gesetzt haben als andere Embedded-Branchen, dürfte im nächsten Jahr die Auswirkungen des weltweiten Chipmangels am stärksten zu spüren bekommen. Haben Just-In-Time-Industrien unmittelbar unter der aktuellen Versorgungslage gelitten und entsprechend ihre Bestellungsrahmen angepasst, waren die erstgenannten Industriezweige durch vorhandene Lagerbestände zunächst vor den unmittelbaren Konsequenzen geschützt. Jetzt, da die Versorgungskrise länger anhält, schlägt diese aber auch im Consumerbereich stärker durch. Vor allem bei den Endverbrauchern dürfte sich in Form von Spielkonsolen, Haushaltsgeräten oder generell weißer Ware der Mangel im nächsten Jahr besonders stark bemerkbar machen.

Weniger Innovationen, mehr Redesigns zur Effizienzsteigerung

Die aktuelle mangelnde Versorgungslage wird sich noch stärker auf die Innovationsbereitschaft von Unternehmen auswirken: Da nicht ausreichend Chips für Endprodukte bereitstehen, wird die Entwicklung neuer Prototypen aufwändiger und teurer.

Statt auf Neuentwicklungen zu setzen dürften sich die meisten Unternehmen vielmehr auf Redesigns der aktuellen Produkte konzentrieren, die in erster Linie den Zweck haben, die Zahl eingesetzter Bautele zu reduzieren. „Unerwünschte“ oder wenig genutzte Funktionen werden gestrichen oder wenigstens in der Zahl reduziert, um für noch schlankere Embedded-Boards zu sorgen. Bytesnap sieht aus diesem Grund auch einen Trend dazu, dass eher bereits vorhandene Embedded-Designs in andere Industrie- bzw. Anwendungsbereiche portiert werden, um die bestehende Nachfrage zu erfüllen, als dass speziell Eigenentwicklungen ins Auge gefasst würden.

Mehr „Software Designed Silicon“ (SDSi)

Anfang Oktober 2021 veröffentlichte Intel ein Update auf der Linux-Kernel-Mailingliste, in dem ein „Post-Manufacturing-Mechanismus zur Aktivierung zusätzlicher Siliziumfunktionen“ in seinen Xeon-Prozessoren beschrieben wurde. Diese Funktion wurde später als „Software Defined Silicon“ oder SDSi bekannt. In SDSi scheint Intel eine Möglichkeit zu sehen, Hardware-Funktionen nach dem Verkauf für Kunden zu aktivieren, die dafür bezahlen, nicht unähnlich der Art und Weise, wie Sie Ihr Netflix-Abonnement aufrüsten könnten, um 4K-Streaming zu erhalten.

Dies könnte angesichts des anhaltenden Chipmangels einen interessanten Effekt haben. Anstatt mehrere Prozessor-Lagerbestandseinheiten mit unterschiedlichen Leistungsstufen herstellen zu müssen, könnte Intel jetzt nur noch eine einzige, hochspezialisierte Einheit produzieren und die Leistung freischalten, wenn die Kunden Upgrade-Schlüssel kaufen. Andere Hard- und auch Software-Anbieter, gerade in Embedded-Märkten, haben in den letzten Jahren die Verfügbarkeit solcher und ähnlicher Funktionalitäten angekündigt. Auch wenn diese bislang nur wenig vom Markt aufgenommen wurden, dürfte der anhaltende Chipmangel 2022 dafür sorgen, dass immer mehr Hersteller diese Möglichkeiten für ihre Angebote nutzen. Entsprechend attraktiv könnten mehr FPGA- oder andere Lösungen für Programmierbare Logik werden, die solche stufenweisen Upgrade-Möglichkeiten leicht bieten können.

Das bedeutet natürlich, dass die Lagerbestände nur für eine einzige Bestandseinheit zur Verfügung stehen, anstatt auf mehrere verteilt zu sein. Das macht es einfacher, einen Xeon-Prozessor, eine FPGA oder eine andere softwareprogrammierbare Hardwarelösung in sein Embedded-Produkt einzubauen und später im Nachgang via sicherem Firmware-Update nachzurüsten, ohne etwas physisch verändern oder auf den Versand warten zu müssen.

Mehr Software-Transparenz wird zwingend

Gerade in Hinblick auf die rapide gestiegene Zahl an IoT- oder KI-gestützten Anwendungen in den letzten Jahren fragen Verbraucher wie auch Kunden immer häufiger nach detaillierten Informationen zu der verwendeten Software oder den Diensten, die in Apps und Geräten zum Einsatz kommen. Ein Unternehmen, das von einem externen Anbieter Software bezieht, möchte vielleicht wissen, wer genau die Entwickler sind oder auf welche bereits vorhandenen Module deren Entwicklungen aufsetzen. Das wirkt sich nicht nur auf das Vertrauen zwischen den jeweiligen Firmen, sondern auch auf das Projektmanagement im Allgemeinen aus. Zu wissen, wie das System getestet wurde, schafft Vertrauen in seine Robustheit, und die Art und Weise, wie das System gewartet wird, gibt Hinweise auf seine Langlebigkeit zur Risikominderung. Diese Tendenzen begünstigen daher Unternehmen, die auf einem wettbewerbsorientierten Markt Software-Transparenz schaffen.

Das Zeitalter von Big Data hat in der breiten Öffentlichkeit Bedenken hinsichtlich des Datenschutzes geweckt, die nun Transparenz darüber verlangen, welche Dienste genutzt werden, z. B. Datenverfolgung, über die Nutzer gesammelte Informationen und wie diese Daten verwendet oder verkauft werden (daher die Facebook-Skandale). Da immer mehr Geräte und Anwendungen personenbezogene und geografische Daten sammeln, drängt dies natürlich zu einem Anstieg der Software-Transparenz, die allmählich zum neuen Standard werden wird.

Wird 2022 das Durchbruchsjahr für RISC-V?

Ein Schwächeln der bisherigen Dominanz von Marktgröße Intel und eine Vertrauenskrise in den Prozessoranbieter Arm über dessen im Raum stehende Übernahme durch den GPU-Spezialisten dürfte für eine verstärkte Migration hin zu einer anderen Prozessorarchitektur sorgen. Auch wenn 2022 auf allen nennenswerten Endanwenderplattformen - Apple, Windows und Linux - zunehmend Notebooks erscheinen werden, die statt Intel-CPUs auf AMD-64-Prozessoren setzen, sieht Bytesnap auch das Aufkommen von RISC-V-basierten Laptops voraus. Abhängig davon, ob und wie der geplante Merger von NVIDIA und Arm vonstatten geht, dürften sich diese Entwicklungen aber erst ab 2023 wirklich bemerkbar machen.

Automatisierte Lieferdienste und Blockchain-Lösungen

Es wäre keine Trend-Voraussage für die Embedded-Märkte, wenn nicht in irgendeiner Form die Schlagworte „Drohnen“ oder „Blockchain“ auftauchen würden – seit Jahren sagen Analysten für die nahe Zukunft voraus, dass diese Trendmärkte endlich zur Reife gelangen und eine breite Markteinführung sehen. Wie sieht es also für 2022 damit aus?

„Das rasche Wachstum der städtischen Bevölkerung schafft einen zunehmenden Bedarf an effizienten Liefersystemen,“ schreibt Bytesnap. Liefersysteme via Drohne, schon seit Jahren diskutiert und von verschiedenen Anbietern erprobt, werden immer ausgereifter - und damit nach Ansicht von Bytesnap Design auch in der Endanwendung realistischer. Ähnlich verhalte es sich mit selbstfahrenden Autos. Ob und wie dieser Trend sich 2022 aber manifestieren wird, dazu bleiben die Analysten erstaunlich vage: Diese automatisierten Zustellungssysteme „hängen letztlich von der Elektronikindustrie ab, die die Herausforderungen der Computer Vision für die Verkehrssicherheit lösen und die komplexen Softwarealgorithmen entwickeln muss,“ heißt es in der Trendvorhersage. Solange also bei den Embedded Vision Lösungen kein Durchbruch erfolgt, wird auch dieser Trend weiter auf sich warten lassen.

Ganz ähnlich verhält es sich mit der Blockain. Es gibt schon seit einiger Zeit diverse Machbarkeitsstudien zu Smart Contracts, die sichere Transaktionen und stabile Absicherungen von IPs ermöglichen sollten. „ Die Anwendungsmöglichkeiten sind grenzenlos und reichen von der Mietzahlung über die Registrierung von Fahrzeugen bis hin zum Austausch komplexer Lieferketten. Sobald sich beide Parteien auf ein Regelwerk geeinigt haben, wird es zu einem überprüfbaren und unveränderlichen Code, der auf allen Knotenpunkten des Netzwerks läuft,“ sagt Bytesnap. Das ist nicht neu und wird schon seit einigen Jahren immer wieder wiederholt. Warum also ausgerechnet 2022 das Jahr sein soll, dass der Blockchain auch in Industrie und Endanwendungen etablieren soll – darüber schweigt man sich lieber aus.

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