Halbleiter Industrie Souveränität Infrastruktur

Die Souveränität hat eine Siliziumschicht

Die Debatte um die „souveräne Cloud“ setzt voraus, dass man die Kontrolle über die Server hat. In den Servern befinden sich Chips, und hinter den Chips verbirgt sich eine Industriekette, in der fast kein Glied europäisch ist.

·7 Min. Lesezeit

Man spricht von einer „souveränen Cloud“, als ob die Frage erst beim Server ansetzte. Man wählt einen Betreiber aus, prüft, welchem Rechtsraum er unterliegt, und überprüft eine Zertifizierung. All das ist richtig, und all das setzt eine Sache voraus, über die nie gesprochen wird: dass man weiß, wie man die Maschinen herstellt und betreibt. Doch Server fallen nicht vom Himmel. Sie bestehen aus Chips, und diese Chips stammen aus einer Industriekette, in der sich fast kein entscheidendes Glied in Europa befindet. Das ist kein Grund, die Hände in den Schoß zu legen. Es ist ein Grund, genau zu wissen, was wir kontrollieren und was nicht.

Von der Idee zum Chip: Wer macht was und wo?

Ein Chip entsteht nicht mit einem einzigen Handgriff. Er durchläuft eine lange Kette, in der jeder Schritt von verschiedenen Akteuren auf verschiedenen Kontinenten übernommen wird.

Am Anfang steht die Architektur: der Befehlssatz, der festlegt, wie der Prozessor die ihm gegebenen Befehle versteht. Zwei Familien dominieren. Die x86-Architektur, die vom amerikanischen Unternehmen Intel entwickelt wurde und gemeinsam mit AMD genutzt wird, kommt in den meisten heute in Betrieb befindlichen Servern zum Einsatz. Die ARM-Architektur, deren Entwürfe von der britischen Firma Arm stammen, die sich im Besitz des japanischen Unternehmens SoftBank befindet, gewinnt in Rechenzentren zunehmend an Boden. Keine dieser beiden Familien stammt aus Europa.

Als Nächstes folgt die Entwicklung: Unternehmen wie Nvidia, AMD oder Apple entwerfen einen Chip auf der Grundlage einer Architektur, ohne selbst über eine Fabrik zu verfügen. Man bezeichnet sie als „Fabless“, also Entwickler ohne eigene Fertigung. Sie geben die Entwürfe an einen Hersteller weiter.

Dieser Hersteller ist die Foundry. Dort findet die Strukturierung statt, der Vorgang, bei dem Milliarden von Transistoren auf eine Siliziumscheibe aufgebracht werden. Bei den fortschrittlichsten Chips, die künstliche Intelligenz und moderne Server antreiben, erfolgt fast die gesamte Strukturierung bei einem einzigen Akteur, dem taiwanesischen Unternehmen TSMC. Die Foundry erfindet den Chip nicht selbst: Sie setzt die Pläne mit einer Präzision um, die sonst niemand auf diesem Niveau erreicht.

Für die Strukturierung benötigt die Foundry Maschinen. Die modernsten, sogenannten EUV-Lithografie-Maschinen, werden weltweit nur von einem einzigen Unternehmen hergestellt, dem niederländischen ASML. Ohne diese Maschinen gibt es keine Feingravur. Doch selbst mit ihnen muss man noch wissen, wie man sie bedient, was jahrelange Feinabstimmung erfordert.

In jeder Phase gibt es also einen Engpass. Architektur, Design, Strukturierung, Strukturiermaschinen: vier Glieder in der Kette, und Europa verfügt nur über eines davon, nämlich die Maschinen.

Wo sich alles zuspitzt

Drei Schwerpunkte verdienen besondere Beachtung, da sie den Rest bestimmen.

Der erste ist TSMC. Das Unternehmen fertigt einen überwältigenden Anteil der feinsten Chips der Welt und nahezu den gesamten Anteil bei den fortschrittlichsten Strukturgrößen. Diese Konzentration ist kein zufälliges Marktphänomen: Sie ist das Ergebnis jahrzehntelanger kontinuierlicher Investitionen und eines Know-hows, zu dem die Konkurrenten nur schwer aufschließen können. Die Folge ist, dass ein großer Teil der weltweiten IT physisch von Fabriken auf einer Insel abhängt, deren geopolitischer Status umstritten ist.

Der zweite Akteur ist ASML. Die von diesem Unternehmen hergestellten EUV-Maschinen sind äußerst komplex; jede einzelne wird aus Zehntausenden von Bauteilen zusammengesetzt, die von spezialisierten Zulieferern stammen. Niemand sonst weiß, wie man sie herstellt. Hier liegt Europas seltener Trumpf – allerdings nur ein einziger –, und zwar am Anfang der Lieferkette, nicht am Ende.

Der dritte Trumpf ist die Architektur. Die x86-Architektur bleibt zwischen Intel und AMD, zwei US-amerikanischen Unternehmen, aufgeteilt. Der offenere ARM hängt von einem Unternehmen ab, dessen Eigentumsverhältnisse und rechtliche Zugehörigkeit außerhalb Europas liegen. Einen Chip zu entwickeln, ohne auf eine dieser Familien zurückzugreifen, würde bedeuten, ein ganzes Software-Ökosystem neu aufzubauen – was bisher noch niemand im industriellen Maßstab geschafft hat.

Warum Europa keine eigene hochmoderne Halbleiterfabrik hat

Die Antwort lässt sich in wenigen Worten zusammenfassen: Eine hochmoderne Halbleiterfabrik kostet eine Summe, die sich nur wenige Akteure leisten können, und erfordert ein Ökosystem, das man nicht einfach per Dekret schaffen kann.

Eine Ätzfabrik der neuesten Generation erfordert eine Investition in Höhe von mehreren Dutzend Milliarden Euro, die bei jedem neuen Technologieknoten – also alle paar Jahre – erneuert werden muss. Dieses Kapital macht sich nur dann bezahlt, wenn die Fabrik auf Hochtouren läuft und durch eine massive und kontinuierliche Nachfrage versorgt wird. Man braucht also gleichzeitig das Geld für den Bau, die Kunden, um die Kapazitäten auszulasten, und das Know-how, um zu produzieren, ohne ganze Wafer zu verschwenden.

Dieses Know-how lässt sich nicht kaufen. Es wird über Jahrzehnte hinweg in einem dichten Netzwerk aus Zulieferern, Chemikern, Verfahrensingenieuren und Teams aufgebaut, die in der Lage sind, die Ausbeute zu stabilisieren. TSMC ist nicht nur eine Fabrik: Es ist ein über die Jahre gewachsenes Ökosystem, das sich nicht allein mit Geld nachbauen lässt. Europa verfügt über die Maschinen, es hat Entwickler, es hat Foundries für weniger feine Chips, die für die Automobil- und die Industrie unverzichtbar sind. Was ihm fehlt, ist die Kombination aus Kapital, gebundener Nachfrage und Erfahrung in der Spitzentechnologie der Ätzverfahren, die an einem Ort vereint ist. Es ist dieselbe Gleichung, die einen Hosting-Anbieter von einem Hyperscaler unterscheidet: Es ist keine Frage des Talents, sondern eine Frage der strukturellen Mittel, die zum richtigen Zeitpunkt zusammenkommen.

Was der European Chips Act anstrebt und was er erreichen kann

Das Thema wird nun auf staatlicher Ebene behandelt. In den USA wurden im Rahmen des 2022 verabschiedeten CHIPS Act Dutzende Milliarden Dollar bereitgestellt, um die hochmoderne Fertigung zurück auf amerikanischen Boden zu holen – mit bereits sichtbaren Ergebnissen in Form von im Bau befindlichen Fabriken. Der 2023 verabschiedete European Chips Act verfolgt ein quantifiziertes Ziel: den europäischen Anteil an der weltweiten Halbleiterproduktion bis 2030 auf 20 % zu steigern, indem öffentliche und private Finanzmittel mobilisiert und Halbleiterfabriken auf den Kontinent geholt werden.

Die erklärten Ambitionen und die eingesetzten Mittel sind auf beiden Seiten nicht vergleichbar. Das europäische Programm kombiniert öffentliche Mittel, genehmigte staatliche Beihilfen und private Investitionen, erreicht jedoch nicht die Konzentration der Mittel des amerikanischen Programms. Vor allem lässt sich das 20-Prozent-Ziel als Anteil an einem schnell wachsenden Markt messen: Um proportional an Boden zu gewinnen, muss man schneller wachsen als die weltweite Nachfrage, was das Erreichen des Ziels erschwert.

Was der Text realistischerweise erreichen kann, ist, das zu festigen, was Europa bereits beherrscht, und einige Ansiedlungen anzuziehen, darunter auch ausländische Gießereien, die vor Ort produzieren. Was er nicht von heute auf morgen schafft, ist eine voll und ganz europäische Hightech-Gießerei oder das Ökosystem, das sie rentabel machen würde. Das Signal ist richtig: anzuerkennen, dass digitale Souveränität eine materielle Ebene hat und dass diese Ebene über ein Jahrzehnt hinweg aufgebaut werden muss, nicht innerhalb einer Legislaturperiode.

Bleibt die nützliche Schlussfolgerung für die Entscheidungsträger. Die Flagge auf einem Cloud-Vertrag sagt nichts über die Chips aus, die den Dienst am Laufen halten, noch über die Maschinen, die diese Chips geätzt haben. Man kann einen Server in Europa unter europäischem Recht betreiben und beim Silizium von Taiwan, bei den Architekturen von den USA und bei den Ätzmaschinen von einem einzigen niederländischen Anbieter abhängig sein. Wissen beseitigt die Abhängigkeit nicht. Es ermöglicht jedoch, sie zu benennen und Glied für Glied zu entscheiden, welche davon es wert sind, umkämpft zu werden.

Quellen

  • Europäische Kommission, European Chips Act, Präsentation und Zielsetzung für 2030, commission.europa.eu
  • CHIPS and Science Act (USA, 2022), Gesetzestext und Bilanz der Umsetzung
  • ASML, Jahresbericht und Dokumentation zur EUV-Lithografie
  • TSMC, Finanzberichte und Aufschlüsselung nach Strukturgrößen
  • Arm Holdings, Dokumentation zu Architekturen und Lizenzmodell
  • SIA (Semiconductor Industry Association), Daten zur globalen Halbleiter-Wertschöpfungskette