Produktlebenszyklus und Bestandsmanagement in der Halbleiterindustrie: Eine Analyse spezifischer Halbleiterprodukte

Textprobe:

Kapitel 2.6.3, Besondere Herausforderungen des Bestandsmanagement eines Halbleiterherstellers:

Die Lieferkette eines Halbleiterherstellers ist im Vergleich zu anderen produzierenden Unternehmen besonders komplex. Dies beginnt bereits beim eigentlichen Herstellungsprozess und setzt sich in weiteren Bereichen wie Aufbau der Supply Chain und Lagerungsstruktur, Haltbarkeitsdauer der unterschiedlichen Produkte, Bedarfs- und Bestandsplanung, Produktvielfalt, etc. fort.
Die folgenden Punkte sind unter anderem charakteristisch für die Halbleiterindustrie und müssen bei einer Betrachtung des Bestandsmanagements in dieser Branche besondere Berücksichtigung finden.
Produktionsprozess:

Die Herstellung eines Halbleiters ist ein komplexer Prozess, welcher von der Züchtung von Silizium-Kristallen, der Produktion von Siliziumwafern auf welchen zu einem späteren Zeitpunkt Integrierte Schaltkreise (ICs) hergestellt werden, bis hin zum eigentlichen Aufbringen und Verlöten der Chips in das finale Modul oder die finale Applikation reicht. Typischerweise lautet die Abfolge des Kernproduktionsprozesses vom Wafer zum Bauelement zum Modul zur Leiterplatte/Endapplikation. Dabei wird der Produktionsprozess in einen Front End und einen Back End Prozess unterteilt. Der Front End Prozess reicht vom Start der rohen Siliziumscheibe bis hin zu deren Fertigstellung. Dazwischen werden in sich wiederholenden Schleifen einzelne Schichten aufgetragen und wieder entfernt bis eine dreidimensionale Landschaft, der eigentliche Chip, entsteht. Abhängig vom Aufbau des Chips können so dreihundert und mehr Prozessschritte erforderlich sein. Je nach Chipgröße kann eine Scheibe ein paar wenige bis zu mehreren hunderttausenden Chips enthalten. Der Back End Prozess reicht dann von der Separation der einzelnen Chips auf den Scheiben bis zu deren Einbau im fertigen Modul. Dieser komplexe Produktionsprozess stellt eine Besonderheit der Halbleiterindustrie dar und dessen gesamte Auswirkungen müssen bei allen Entscheidungen beachtet werden.
Durchlaufzeiten:

Bedingt durch den komplexen Produktionsprozess und die vielen hundert Prozessschritte ergeben sich so auch entsprechende Durchlaufzeiten von einem Lagerpunkt bis zum nächsten. Je nach Chipaufbau kann die FE Durchlaufzeit 6 bis 14 Wochen betragen. Die BE Durchlaufzeit hängt ebenfalls stark vom jeweiligen zu erzeugenden Bauelement ab und beträgt im Schnitt 2 bis 4 Wochen. Hinzu kommen dann noch weitere benötigte Zeitspannen wie Transitzeiten, Zeiten für Zwischenlagerung, etc. Die Gesamtlieferzeit für ein fertiges Bauelement kann somit auch über ein halbes Jahr betragen. Somit muss der bestellende Kunde heute bereits wissen, welchen Bedarf er in einem halben Jahr haben wird. Bestandsmanagement, Lebenszyklusplanung, etc. stehen hier somit besonderen Rahmenbedingungen gegenüber, welche eine exakte Determinierung in dieser Branche komplexer und schwieriger als in anderen Industriezweigen macht.
Losgrößen:

'Losgröße ist ein fertigungstechnischer Begriff und gibt die Menge einer Charge, Sorte oder Serie an, die hintereinander ohne Umschaltung oder Unterbrechung der Fertigung hergestellt wird.' Sowohl im FE als auch im BE Produktionsprozess gibt es bei einem Halbleiterhersteller unterschiedliche Losgrößen. Während im FE die Losgröße meist 25 bzw. 50 Wafer (= Scheiben) eines Grundtyps beträgt, gibt es im BE je nach Modulart unterschiedliche Losgrößen, welche von 2.400 Stück eines Endproduktes bis hin zu 25.000 Stück oder mehr betragen können. Auch wenn ein Kunde lediglich einen Wafer eines FE Grundtypes oder ein paar hundert Stück eines fertigen BE Erzeugnisses benötigt, muss immer eine gesamte Losgröße im Produktionsprozess gestartet werden, um gleichzeitig auch eine gewisse Auslastung des extrem teuren Equipments zu gewährleisten. Dies kann im Umkehrschluss aber auch zu sehr hohen Überbeständen führen, wenn eine gesamte Losgröße produziert wird, jedoch nur ein Teil davon verkauft wird. Die richtige Balance zwischen Bedarf und zu startenden Produktionsmengen muss also gefunden werden. Hier ist es ratsam Mindestbestellmengen mit den Kunden zu vereinbaren. Diese Mindestbestellmengen sollten sich dabei an den Losgrößen orientieren, müssen mit diesen jedoch nicht übereinstimmen.
Startprodukte, Die Bank-Produkte, Distribution Center-Produkte vs. Massenprodukte und kundenspezifische Produkte:

Der Halbleitermarkt kann in unterschiedliche Dimensionen eingeteilt werden. Zum einen in eine bestimmte Produktkategorie. Hier unterscheidet man generell kundenspezifische Produkte, welche speziell nach Kundenwünschen produziert werden, und Massenware, Standardprodukte der Industrie, welche keine besondere Ausprägung besitzen. Zum anderen kann eine Unterteilung aber auch nach der Vorratshaltung bzw. Vorproduktionsfähigkeit stattfinden. Sprich, gewisse Produkte müssen jedes Mal von Grund auf neu produziert werden. Diese nennt man Startprodukte. Andere Produkte können aber bereits bis zu gewissen Vorratspunkten entlang der Supply Chain produziert werden, und werden nach Eintreffen einer spezifischen Kundenbestellung fertigproduziert. Kundenspezifische Produkte müssen dabei zumeist von Beginn an neu produziert werden, während die Massenware meist direkt bis zum finalen Auslieferlager vorproduziert werden kann. Kundenspezifische Produkte unterliegen dabei meist auch höheren Nachfrageschwankungen als Massenware.
Die Nachfrage und Bestandsplanung gestaltet sich in einer solch vielfachen Unterteilung auch dementsprechend schwer. Bei der Untersuchung des Produktlebenszyklus müssen diese Attribute bei der Kategorisierung der Produkte berücksichtigt werden.
Variantenvielfalt:

Kundenseitig werden immer individuellere Adaptionen der Produkte gefordert. Die Hersteller führen dabei kundenspezifische Änderungen am Produkt durch und man erhält dadurch mehrere Varianten desselben Produktes. Im Extremfall lässt dies die erzeugten Güter zu Unikaten werden. Mit der Zunahme der Variantenvielfalt steigt auch die Anzahl der unterschiedlichen Endprodukte, Baugruppen, Einzelteile und Rohmaterialien. Dieser Anstieg hat auch weitreichende Konsequenzen in allen anderen betrieblichen Bereichen. Eine genaue Prognose des periodenbezogenen Primärbedarfes ist nur noch schwer möglich. Die Losgrößen sinken und gleichzeitig steigen auch die Rüstkosten. Der geringere Wiederholungsgrad führt zu eingeschränkter Wirksamkeit des Lernkurveneffekts, zu Qualitätseinbußen und zur Zunahme von Nacharbeit und Ausschuss. Die Komplexität des Produktionssystems steigt und gleichzeitig nimmt die Transparenz ab. Damit steigt auch der Planungs- und Steuerungsaufwand. In der Halbleiterindustrie führen sowohl Änderungswünsche von Kundenseite, als auch produktionsbedingte Variantenbildungen zu einer hohen Variantenvielfalt. Eine genaue Volumenplanung ist daher sehr komplex und auch nur bedingt möglich.
Unterschiedliche Haltbarkeitsdauer auf den Lägern:

Dass gewisse Produkte einer begrenzten Haltbarkeitsdauer unterliegen ist jetzt im ersten Moment nichts Besonderes, muss jedoch in einer Bestandsplanung dementsprechend berücksichtigt werden. Lebensmittel, Arzneimittel und ähnliches unterliegen einem Ablaufdatum. Dies gilt aber auch genauso für Halbleitererzeugnisse. Die Haltbarkeitsdauer hängt von den verwendeten Materialien und dem Grad der Fertigstellung des Produktes ab. So werden die Wafer eines Produktes zum Beispiel zwischen FE und BE Fertigungsprozess gesägt, um die einzelnen Chips auf einem Wafer zu separieren. In gesägtem Zustand sind die Chips sechs Monate haltbar, dies hängt u.a. mit der verwendeten Folie zusammen, die bei diesem Prozessschritt aufgebracht wird. Die Haltbarkeit eines fertigen Erzeugnisses am Auslieferlager beträgt zwischen 12 und 24 Monaten, etc. Wird nun Ware zum Beispiel auf Forecast produziert und tritt der Kundenbedarf dann nicht ein, steht der Hersteller dem potentiellen Verwurf der Ware gegenüber, sofern diese nicht innerhalb der Haltbarkeitsdauer anderweitig verkauft werden kann. Die unterschiedlichen Haltbarkeitsdauern müssen daher unbedingt in der Planung berücksichtigt werden.
Kostenanstieg durch Veredelungsprozess:

Dass durch die fortgeschrittenen Produktionsstufen entlang der Supply Chain auch die Kosten des einzelnen Produktes ansteigen ist ebenfalls keine große Besonderheit der Halbleiterindustrie. Jedoch muss auch dieser Punkt hinsichtlich des Bestandsmanagements Berücksichtigung finden. Wird Ware unnötig weiterveredelt wenn sie auch auf einer früheren Lagerstufe zwischengelagert werden könnte, bedeutet dies eine höhere Kapitalbindung für das Unternehmen. So kann sich zum Beispiel auch die Frage stellen, was mit Lagerbestand auf einem Zwischenlager passieren soll, dessen Ablaufdatum näher rückt. Veredelt man diesen Zwischenlagerbestand weiter und verlängert somit auch automatisch die Haltbarkeitsdauer und geht das Risiko ein die weiterveredelte Ware zu einem späteren Zeitpunkt auf Grund fehlender Nachfrage verwerfen zu müssen, oder muss die Ware noch auf dieser Lagerstufe verworfen werden, um nicht noch mehr Kosten für das Unternehmen zu erzeugen.