Schon bald könnte Huawei 3-nm-Chips produzieren und damit im Technologiekrieg mit den USA einen Sieg erringen. Aufgrund der hohen Kosten für die Produktion ist China jedoch noch weit abgeschlagen.
Der Handelsstreit zwischen China und den USA über Halbleiter drängt China zu neuen Maßnahmen und Entwicklungen. Erst kürzlich hat China seinen größten Investmentfonds für Halbleiter in seiner Geschichte aufgelegt, um die Halbleitertechnologie zu fördern. Nun ist der Technologiekonzern Huawei am Zug und plant laut der US-Technologie-Webseite Tom’s Hardware die Fertigung von Mikrochips mit drei Nanometern.
Chipherstellung mit neuer Methodik
Erst vor wenigen Tagen berichteten wir darüber, dass China den bislang größten Chip-Investmentfonds in seiner Geschichte aufgelegt hat, um die Chipproduktion anzukurbeln. Der Investmentfonds ist die Antwort auf den Handelsstreit zwischen den USA und China sowie die Chip-Exportverbote der USA.
Jetzt arbeitet der Technologiekonzern zusammen mit der Semiconductor Manufacturing International Corp (SMIC), die ihren Sitz in Shanghai hat, an der Herstellung von 3-nm-Chips. Deep-Ultraviolet-Lithographie-Maschinen und eine neuartige Methodik mit dem Namen Self-Aligned Quadruple Patterning (SAQP) sollen für die Herstellung genutzt werden.
Die Unternehmen stehen bei der Herstellung von solchen Mikrochips vor großen Herausforderungen. Bei den 3-nm-Chips muss der Abstand zwischen den Mittelpunkten von zwei benachbarten Metallleitungen 21 bis 24 Nanometer betragen. Dieser Abstand der Mittelpunkte ist auf einem integrierten Schaltkreis zu verstehen und wird als Metal Pitsch bezeichnet. Der Vergleich zeigt, welche Präzision dafür gefordert ist: Bei 7-nm-Chips liegt der Abstand bei 36bis 38 Nanometern und bei 5-nm-Chips bei 30 bis 32 Nanometern.
Geringe Ausbeute und hohe Kosten bei der Herstellung
Die Herausforderung bei der Herstellung von 3-nm-Chips liegt nicht nur in den feinen Abmessungen, sondern auch in der geringen Ausbeute. Intel versuchte 2019, einen 10-nm-Chip herzustellen, gab die Pläne jedoch aufgrund der geringen Ausbeute auf. Laut Tom’s Hardware verursacht die Fertigung von 5-nm- oder 3-nm-Chips hohe Kosten. In kommerziellen Geräten ist eine Verarbeitung solcher Chips daher unwahrscheinlich. Solche Chips könnten daher vielmehr in militärischen Ausrüstungen oder Supercomputern genutzt werden.
Auch wenn die Herstellung von 5-nm- und 3-nm-Chips mit hohen Kosten verbunden ist, wird China darauf nicht verzichten. Die Fertigung solcher Chips ist wichtig für die Fortschritte Chinas in der Halbleitertechnologie. Möglicherweise können solche Chips auch die Entwicklung militärischer Fähigkeiten vorantreiben.
Die aktuellen Entwicklungen
Die an der Börse von Shanghai gelistete Naura Technology Group forscht bereits am SAQP-Verfahren. SiCarrier ist ein staatliches Unternehmen mit Sitz in Shenzhen und kooperiert mit Huawei. Für Technologien mit SAQP erhielt das Unternehmen Ende 2023 ein Patent. Schon im September 2021 waren Naura und SiCarrier an diesem Projekt beteiligt.
Noch kann nicht gesagt werden, wann Huawei und SMIC die Massenproduktion von 3-nm-Chips aufnehmen können. Branchenexperten gehen teilweise davon aus, dass es mehrere Jahre in Anspruch nimmt, um in die Massenproduktion zu gehen. Sie vermuten auch, dass dann bereits die Herstellung von 1,4-nm-Chips möglich ist.
Financial Times berichtet davon, dass SMIC für die Halbleiterproduktion in Shanghai neue Produktionslinien errichtet hat. Noch in diesem Jahr könnten dort neuartige Smartphone-Prozessoren gefertigt werden, bei denen es sich um 5-nm-Kirin-Chips handelt. Für die Produktion sollen noch vorhandene Materialien aus den Niederlanden und den USA verwendet werden. SMIC soll bereits ein Forscherteam für die Herstellung der 3-nm-Chips aufgestellt haben, was jedoch nicht offiziell bestätigt wurde.
SMIC produziert 7-nm-Chips, bei denen es sich gegenwärtig um die fortschrittlichsten Prozessoren aus China handelt. Das im April von Huawei auf den Markt gebrachte Smartphone Pura 70 verfügt über einen Kirin 9010 Prozessor von Huawei.
China bleibt hinter USA zurück
Wie die Semiconductor Industry Association (SIA) aus den USA angibt, werden die USA auch künftig bei der Produktion fortschrittlicher Chips die Vorreiterrolle einnehmen. Bis 2032 sollen die USA 28 Prozent der fortgeschrittensten Prozessoren herstellen, die kleiner als 10-nm-Nodes sind. Der Anteil von China wird nur bei zwei Prozent liegen.
Den Hauptanteil hat weiterhin Taiwan mit 69 Prozent im Jahr 2022, doch wird der Anteil 2032 nur noch bei 47 Prozent liegen. Basis des Berichts ist die CHIP-Act-Finanzierung. China strebt die Unabhängigkeit in der Herstellung von Prozessoren an.
Geopolitisches Spannungsfeld bei der Herstellung von Chips
China will auf lange Sicht bei der Chipherstellung autark werden, was nicht nur der wirtschaftlichen Wettbewerbsfähigkeit, sondern auch der nationalen Sicherheit dient. Halbleiter sind für militärische Anwendungen unverzichtbar. Sie sind auch in fast allen elektrischen Geräten enthalten.
Vor allem die Nutzung für militärische Zwecke führt zu Spannungen zwischen China und den USA. Mit der Kontrolle über die Halbleiterproduktion wollen sowohl die USA als auch China militärische Überlegenheit erreichen.
Quellen: Huawei, Tom’s Hardware, SMIC, Naura Technology Group, SiCarrier, Financial Times, SIA
