KI-Chips werden noch lange teurer - Chance für Vietnam?

Der KI-Boom macht die Nachfrage nach Chips so hoch wie nie zuvor. Aber die Technologie ist sehr komplex. Deshalb gibt es Grenzen: Die Fabriken können im Moment nicht genug produzieren, der Bau einer neuen Fabrik dauert lange, man braucht viel Erfahrung und Wissen, und die Packaging-Technologie ist eine Grenze. Die Lücke zwischen Nachfrage und Angebot gibt den Herstellern eine sehr große Preismacht wie nie zuvor.

Das kommt von einem Paradox im aktuellen KI-Trend. Viele Menschen sprechen über Künstliche Intelligenz, über große Sprachmodelle und über eine Zukunft, in der Maschinen viele Arbeiten von Menschen machen. Aber hinter dieser schönen Welt gibt es ein physisches Problem: Es gibt nicht genug Chips für den sehr schnell wachsenden Bedarf an Rechenleistung.

Die Halbleiter-Industrie funktioniert nicht wie die meisten anderen Industrien. Eine Fabrik für Handys kann einfach eine neue Linie öffnen, eine Software-Firma kann mehr Programmierer einstellen ... Aber bei Chips ist alles viel schwieriger.

Der KI-Boom macht die Nachfrage nach Chips so hoch wie nie zuvor, aber die komplexe Technologie setzt der Industrie Grenzen. Foto: Shutterstock.

Obwohl die Nachfrage so stark wie nie zuvor in der modernen Technologie-Geschichte steigt, können Chip-Fabriken nicht einfach mit drei oder vier Schichten mehr produzieren und das Problem sofort lösen.

Physische Grenzen

Das Problem liegt nicht nur beim Geld oder beim Personal. Nach vielen Jahrzehnten der Verkleinerung von Transistoren auf jedem Chip nach dem Mooreschen Gesetz kommt die Industrie jetzt an die physischen Grenzen von Material und Herstellung. Jeder neue und moderne Prozess braucht mehr Schritte in der Fotolithografie, mehr Genauigkeit und viel höhere Kosten als die Generation davor. Deshalb wird die Erweiterung der Produktion für moderne Chips immer langsamer und teurer.

Eine moderne Fabrik zum Gießen von Chips (Fab) kostet sehr viel und braucht viel Zeit. Zum Beispiel kostet eine Fab für Logik-Chips mit 3nm- oder 2nm-Technologie 20 bis 30 Milliarden US-Dollar und braucht 3 bis 5 Jahre bis sie fertig ist. Und auch wenn sie fertig ist, kann sie nicht sofort ohne Probleme produzieren. Es fehlt ein wichtiger Faktor, den man nicht mit Geld kaufen kann: das angesammelte Wissen (Know-how) aus vielen Jahren praktischer Arbeit.

Bei modernen Prozessen wie 5nm oder 3nm kann schon ein sehr kleiner Fehler bei Material, Temperatur, Licht in der Fotolithografie oder bei Verunreinigungen den ganzen Wafer (die Silizium-Scheibe für Chips) kaputt machen. Die wahre Stärke einer Fab liegt also nicht nur in den Maschinen. Sie liegt in Millionen Stunden Erfahrung: die Ausbeute optimieren (Yield optimieren), Fehler suchen und reparieren und fast unsichtbare Dinge kontrollieren. Deshalb kann die Welt nicht in wenigen Jahren eine zweite Firma wie TSMC kopieren.

Regierungen versuchen, diese Lücke zu schließen. Der CHIPS Act der USA, der EU Chips Act und große Hilfspakete aus Japan und Südkorea geben Hunderte Milliarden US-Dollar für neue Fabriken. Neue Fabs werden jetzt in Arizona (USA), Kumamoto (Japan) und Dresden (Deutschland) gebaut. Sie sollen zwischen 2026 und 2028 langsam in Betrieb gehen.

Aber die Worte "langsam in Betrieb gehen" sind sehr wichtig. Denn auch wenn die Fab fertig gebaut ist, braucht die Optimierung für eine bessere Ausbeute (Yield Ramp) noch viele weitere Jahre. Die Lücke zwischen Angebot und Nachfrage, besonders bei teuren High-End-KI-Chips, wird den Preisdruck also noch mindestens einige Jahre hoch halten.

Nicht alle Chips werden teurer

Man muss klar sagen: Nicht alle Chip-Arten werden gleichzeitig teurer. Es gibt zwei ganz verschiedene Welten. In der Welt der Auto-Chips oder traditionellen Halbleiter benutzt man oft Chips mit reifer Technologie (mature nodes). Hier machen Hersteller oft lange Verträge (LTA) mit Auto-Firmen (OEM). Sie unterschreiben die Verträge schon Jahre bevor das Auto produziert wird. In dieser Welt ist die Sicherheit der Lieferkette am wichtigsten. Wenn es eine Krise gibt, ist das Hauptproblem nicht der Preis. Das Problem ist, dass es zu wenig Chips gibt und die Auto-Fabriken nicht produzieren können. Der Vertragspreis steigt nicht über Nacht stark an.

Im Inneren einer Chip-Fabrik in Oregon, USA. Foto: Intel

Im Gegenteil funktioniert die Welt der KI-Chips (advanced node) ganz anders. Hier ist die Nachfrage sehr unflexibel. Die großen Tech-Konzerne zahlen einen sehr hohen Premium-Preis, um die schnellste Hardware zu bekommen. Denn wer bei KI zu spät kommt, verliert seine Position. Wenn nur wenige Monopol-Fabs die Preismacht haben, steigen die Preise sehr steil nach oben.

Das wird noch extremer, weil KI genau in dem Moment kommt, in dem alles an die physischen Grenzen kommt. Und der neue unerwartete Engpass ist nicht die Technologie, um Milliarden Transistoren auf einen Chip zu bringen. Der Engpass ist die Packaging-Technologie, also die Technologie zum Verpacken der Chips.

Engpass beim Packaging

Jetzt kommt das nächste Paradox der Halbleiter-Industrie: Man kann sehr starke einzelne Chips (Dies) herstellen. Aber um daraus schnelle KI-Systeme zu machen, braucht man immer komplexere Packaging-Technologien. Weil die Transistoren immer langsamer kleiner werden, verbinden die Design-Firmen viele Dies und schnellen Speicher in einem System. Deshalb wird Packaging von einem letzten Schritt am Ende der Wertschöpfungskette zu einem immer wichtigeren Teil.