5/2023 Forschung Wirtschaft
© Shutterstock/William Potter
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Die Geopolitik der Halbleiterindustrie

Chips stecken heute nicht nur in fast allen Geräten und Systemen, sondern sind zugleich von großer Bedeutung für die Geopolitik. Die Industrie ist in China, Taiwan und Südkorea konzentriert. Der weltweite Wettlauf um die besten Technologien läuft.

von: Bernhard Seyringer

Selten zuvor hatte ein Smartphone-Lauch diese höchste geopolitische Brisanz. Als Ende August dieses Jahres die Nachricht durchsickerte, das neue Huawei „Mate 60 Pro“ würde von einem Prozessor gesteuert, der in „7nm“-Technologie produziert wurde, gab es ein großes Aufsehen. War es also Huawei trotz US-Exportkontrollen gelungen, eine autarke „7nm“-Chip Produktion aufzubauen? Nach drei Dekaden, in denen die gesamte Welt ihre Elektronikfertigung nach China verlagert hat, können wir nun beobachten, dass Pekings vorangetriebene Planungen, einer technologischen Unabhängigkeit, im Sinne einer importsubstituierenden Industriepolitik langsam Gestalt annehmen.

Soll uns das überraschen? Eigentlich nicht. Diese Absichtserklärung ist im ersten „Mittel- und langfristigen Entwicklungsplan“ (MLP) von 2006 deutlich formuliert, wurde bei „Made in China 2025“ (2015) erneuert und erlangt unter dem Schlagwort der „Dual Circulation“ im aktuellen 14. Fünfjahresplan (2021- 2025) kaum zu überschätzende Bedeutung.

Die Chip-Produktion

Die Produktion von Halbleiter-Bauelementen gliedert sich in äußerst kapital- und wissensintensive Schritte und Verfahren. Die Herstellung kann grob in fünf Bereiche gegliedert werden: Die Rohstoffgewinnung, die drei Fertigungsschritte Design, Produktion, Endfertigung und die Produktionstechnik für die Fertigungsgeräte.

In der Rohstoffgewinnung von Silizium haben China mit 68 Prozent und Russland mit sieben Prozent den größten Output. Norwegen und die USA haben ungefähr vier Prozent. Noch deutlicher ist der Konzentrationsgrad beim Rohstoff Gallium, der als Nachfolger von Silizium gilt: China verfügt hier gar über 97 Prozent der aktu- ell bekannten Weltreserven.

Chip-Design

Der Bereich Chip-Design, also die Entwicklung des Layouts der mikroskopisch-kleinen Leiterbahnstrukturen, wird von wenigen Unternehmen angeführt: Broadcom, Qualcomm und Nvidia in den USA, Hisilicon in China und MediaTek in Taiwan. Die Fertigung, in der die Leiterbahnen mittels unterschiedlicher lithografischer und chemischer Verfahren auf das Trägermaterial Silizium aufgebracht werden, ist in Südostasien konzentriert.

In Taiwan, China, Singapur und Südkorea werden 75 Prozent aller Chips produziert. Im Bereich „50-180 nm“-Chips (Leistungshalbleiter, IoT Chips, Sensorik) werden 70 Prozent in China und Taiwan produziert. Wobei China seine Kapazitäten aktuell stark ausbaut, sodass bis 2030 bereits 45 Prozent in China angesiedelt sein könnten. Bei Microcontrollern, den „20-45 nm“-Chips, liegen 60 Prozent der aktuellen Kapazitäten ebenfalls in China und Taiwan.

7-Nanometer-Chips

Von den High-end-Chips der „7 nm“- Technologie und darunter werden 90 Prozent in Taiwan und acht Prozent in Südkorea hergestellt. Nur diese Chips sind im Fokus der US-Exportkontrollen. Und nur zwei Unternehmen sind weltweit dazu in der Lage, diese Bauelemente serienmäßig zu produzieren: Samsung in Südkorea und das taiwanesische Unternehmen TSMC.

Für die geopolitische Einschätzung ist wichtig, dass die für die wirtschaftliche Zukunft entscheidenden High-end-Chips in einer einzigen Fabrik rund 150 km von einem Land entfernt produziert werden, das recht offen einen Wirtschaftskrieg gegen Europa vorantreibt. Getrennt nur durch die „Straße von Taiwan“.

Endfertigung

Der dritte Schritt, die Endfertigung, wird ebenfalls von taiwanesischen Unternehmen dominiert. Hier vor allem von der ASE Technology Holding. Es ist auch der einzige Fertigungsschritt, in dem China mit Unternehmen wie Jiangsu Chiangjiang Electronics Tech (JCET, das umsatzstärkste chinesische Unternehmen der Halbleiterindustrie) über Weltmarktanteile von fast 20 Prozent verfügt. Alle drei Fertigungs- schritte können nur wenige Unternehmen abdecken: Intel, Samsung, SK Hynix und Micron Technology. Europa hat mit Infi- neon, NXP und STMicroelectronics nur drei Hersteller in den Top-20.

Die Fertigung erfordert natürlich auch hochspezialisierte Geräte und Apparate. Der Weltmarkt ist zwischen den drei US-amerikanischen Branchengiganten Applied Materials, Lam Research und KLA Tencor sowie dem niederländischen Unternehmen ASML aufgeteilt. Wobei ASML das Monopol auf EUV (Extreme Ultra Violet) 7nm Lithografie-Apparate hält. Chinas führendes Unternehmen, Shanghai Micro Electronics Equipment (SMEE), ist aktuell dazu in der Lage eine „90-nm“-Lithografie anzubieten. Nach eigenen Angaben wird es bis zum Ende 2023 „28 nm“-Technologie liefern können. Allerdings auf DUV (Deep Ultra Violet)-Technologie basierend, einem technologischen Vorläufer von EUV.

Bei der Fertigungssoftware zur Prozesssteuerung bietet sich ein ähnliches Bild: Die drei amerikanischen Anbieter Cadence, Synopsis, Ansys sowie das deutsche Unternehmen Siemens EDA kontrollieren 90 Prozent des Weltmarktes. Der wichtigste chinesische Anbieter für Fertigungssoftware, Empyrean, erreicht sogar am chinesischen Heimmarkt nur 10 Prozent Marktanteil.

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