Kampf zwischen USA und China: Experten sehen Huawei kurz vor Durchbruch bei Mikrochips

Kirin 980 (2018) – die Entwicklung geht rasant weiter. Bild: Grzegorz Czapski, Shutterstock.com

Konzern könnte 3-nm-Chips produzieren. Das wäre ein Sieg im Technologiekrieg mit den USA. Doch die Kosten sind hoch und Beijing derzeit noch weit abgeschlagen.

Beim globalen Ringen um die Führung in der Halbleitertechnologie steht offenbar ein bedeutender Umbruch bevor: Das chinesische Technologieunternehmen Huawei Technologies plant laut einem Bericht von Tom’s Hardware, einer US-Technologie-Website, die Fertigung von 3-Nanometer-Chips.

In Zusammenarbeit mit der in Shanghai ansässigen chinesischen Semiconductor Manufacturing International Corp (SMIC) sollen diese neuartigen Chips mithilfe von Deep Ultraviolet (DUV) Lithographie-Maschinen und einer speziellen Methodik, dem sogenannten Self-Aligned Quadruple Patterning (SAQP), hergestellt werden.

Technologischer Fortschritt mit Herausforderungen

Die Herausforderungen bei der Herstellung solcher Mikrochips sind enorm. Der sogenannte Metal Pitch, der den Abstand zwischen den Mittelpunkten zweier benachbarter Metall-Leitungen auf einem integrierten Schaltkreis bezeichnet, liegt bei 3-nm-Chips zwischen 21 und 24 Nanometern. Zum Vergleich: Bei 7-nm-Chips beträgt diese Distanz 36 bis 38 Nanometer, bei 5-nm-Chips 30 bis 32 Nanometer.

Intel scheiterte 2019 an der Produktion eines 10-nm-Chips, unter anderem wegen zu geringer Ausbeute. Tom’s Hardware hebt hervor, dass die Kosten für die Produktion von 5-nm- oder 3-nm-Chips sehr hoch sein werden, was ihren Einsatz in kommerziellen Geräten unwahrscheinlich macht. Stattdessen könnten sie in Supercomputern oder militärischer Ausrüstung Verwendung finden. Autor Anton Schilow führt aus:

Obwohl die Kosten für einen 5-nm- oder 3-nm-Chip mit SAQP mit ziemlicher Sicherheit höher sein werden, so dass es für kommerzielle Geräte weniger praktikabel ist (wenn überhaupt), bleibt die Methode für Chinas Fortschritte in der Halbleitertechnologie unerlässlich. Diese Fortschritte sind nicht nur für die Unterhaltungselektronik wichtig, sondern auch für Anwendungen wie Supercomputer und möglicherweise für die Entwicklung militärischer Fähigkeiten.

Patente und Forschungsinitiativen

Berichte aus dem März dieses Jahres zeigen, dass die Naura Technology Group, ein an der Shanghaier Börse gelistetes Unternehmen, bereits Forschung zum SAQP-Verfahren betreibt. SiCarrier, ein mit Huawei kooperierendes, staatliches Unternehmen aus Shenzhen, erhielt Ende 2023 ein Patent für Technologien, die SAQP involvieren. SiCarrier und Naura waren bereits im September 2021 an diesem Projekt beteiligt.

Zukunftsszenarien

Experten sind sich uneinig darüber, wann und ob Huawei und SMIC in der Lage sein werden, 3-nm-Chips in Massenproduktion herzustellen. Einige Branchenexperten vermuten, dass es mehrere Jahre dauern könnte, bis dieses Ziel erreicht ist. Zu diesem Zeitpunkt könnte der globale Markt bereits bei 1,4-nm-Chips angekommen sein.

Aktuelle Entwicklungen bei SMIC und Huawei

Der Financial Times zufolge hat SMIC neue Produktionslinien für Halbleiter in Shanghai errichtet, um noch in diesem Jahr Smartphone-Prozessoren der nächsten Generation zu fertigen. Dabei soll es sich um 5-nm-Kirin-Chips handeln, die mit bestehenden Vorräten an US-amerikanischen und niederländischen Materialien produziert werden.

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Diese Information wurde von der taiwanesischen DigiTimes aufgegriffen. Weitere taiwanesische Medien berichteten im März, dass SMIC ein Forschungsteam für die Produktion von 3-nm-Chips aufgestellt hat. Offiziell wurde das jedoch bisher nicht bestätigt.

Der aktuelle Stand chinesischer Prozessortechnologie

Momentan sind die fortschrittlichsten chinesischen Prozessoren 7-nm-Chips, die von SMIC in Shanghai hergestellt werden. Im April hatte Huawei sein Smartphone Pura 70 auf den Markt gebracht, welches mit dem firmeneigenen Kirin 9010 Prozessor betrieben wird.

Dieser wurde mit einem als N+2 bezeichneten Verfahren hergestellt, ähnlich dem des Kirin 9000s im Mate60 Pro.

Leistung im Vergleich

Der IT-Kolumnist RexAA stellte fest, dass der Kirin 9010 in Geekbench-Benchmarks mit 4.471 Multi-Core-Punkten leicht besser abschneidet als der Kirin 9000s mit 4.206 Punkten.

Seine Leistung liegt damit zwischen dem A14-Chip des iPhone 12 und dem A15 des iPhone 13. RexAA betont, dies sei eine beachtliche Leistung, da Huawei trotz vierjähriger US-Sanktionen weiterhin eigene 7-nm-Chips herstellen kann.

Ausblick und internationale Perspektiven

Der US-amerikanischen Semiconductor Industry Association (SIA) zufolge wird sich die Kluft zwischen den USA und China in Bezug auf die Produktion fortschrittlicher Chips weiter vergrößern. Ein Bericht der SIA prognostiziert, dass die USA bis 2032 28 Prozent der weltweit fortgeschrittensten Prozessoren (kleiner als 10-nm-Nodes) produzieren werden, während Chinas Anteil bei nur zwei Prozent liegen wird.

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Taiwans Anteil wird voraussichtlich von 69 Prozent im Jahr 2022 auf 47 Prozent im Jahr 2032 sinken. Der Bericht fokussiert sich dabei auf die Auswirkungen der US-amerikanischen CHIP-Act-Finanzierung und Chinas Bestrebungen, Unabhängigkeit in der Prozessorfertigung zu erreichen.

Halbleiter im geopolitischen Spannungsfeld: USA und China

In der modernen Welt sind Halbleiter das Herzstück fast aller elektronischen Geräte und somit unverzichtbar für die technologische Entwicklung. Sie bilden die Grundlage für Transistoren, integrierte Schaltkreise und Mikrochips, die in Computern, Smartphones und zahlreichen anderen Geräten zu finden sind.

Doch ihre Bedeutung geht weit über die zivile Nutzung hinaus und spielt eine zentrale Rolle in der militärischen Strategie, insbesondere in den globalen Machtzentren USA und China.

Technologische Vorherrschaft als strategisches Ziel

Für die USA und China bedeutet die Kontrolle über die Halbleiterproduktion weit mehr als wirtschaftlichen Erfolg. Sie ist ein strategisches Ziel, das die militärische Überlegenheit sichern soll.

Die USA, die Heimat einiger der führenden Halbleiterunternehmen wie Intel und Qualcomm, haben lange Zeit die technologische Führung innegehabt. Diese Dominanz ermöglicht es den USA, fortschrittliche Systeme in der Kommunikation, Sensorik und Cyberabwehr zu entwickeln, die für moderne militärische Operationen unverzichtbar sind.

China hingegen hat in den vergangenen Jahren immense Anstrengungen unternommen, um seine Abhängigkeit von ausländischen Halbleitern zu verringern.

Durch massive staatliche Investitionen und die Förderung nationaler Champions wie die SMIC strebt China danach, technologisch autark zu werden. Dies ist nicht nur eine Frage der wirtschaftlichen Wettbewerbsfähigkeit, sondern auch der nationalen Sicherheit.

Militärische Anwendungen und geopolitische Spannungen

Halbleiter sind entscheidend für eine Vielzahl moderner militärischer Anwendungen. Sie ermöglichen fortschrittliche Kommunikationssysteme, die für verschlüsselte Datenübertragungen genutzt werden, und sind essenziell für Radar- und Sensortechnologien, die in der Aufklärung und Verteidigung eine Schlüsselrolle spielen.

Ferner sind sie die Grundlage für die Rechenleistung, die in künstlicher Intelligenz und Echtzeitanalysen genutzt wird, um militärische Entscheidungen zu treffen.