Wann wird Russland in der Lage sein, eigene Chips herzustellen?

Báo Quốc Tế•16/08/2023

Chips für den Russland-Ukraine-Krieg sind nicht knapp, aber wie sieht es mit Chips für die zivile Industrie aus?

Chipherstellung – ein globaler Technologiewettbewerb.

Chips spielen in modernen Industrien eine entscheidende Rolle. Dies zeigte sich besonders deutlich während der jüngsten Covid-19-Pandemie. Aufgrund eines Mangels an elektronischen Bauteilen ging die weltweite Automobilproduktion 2021 um ein Viertel zurück, da sich Chiphersteller zuvor auf Haushaltsgeräte, Computer, Mobiltelefone und Elektrofahrzeuge konzentriert hatten.

Für die russische Industrie war der Chipmangel 2022 besonders gravierend, als ausländische Chiphersteller nacheinander die Lieferungen einstellten. Die russische Autoproduktion stand aufgrund eines Mangels an ABS-Steuergeräten und Airbags mehrere Monate still. Die Situation verbesserte sich etwas mit dem Beginn der heimischen ABS-Produktion in Kaluga Itelma in Lizenz aus China. Doch das schwierigste Bauteil, das elektronische Herzstück des Steuergeräts, ist problemlos aus China erhältlich. Die Entwicklung eines eigenen ABS-Systems würde mehr als ein Jahr und Investitionen von über einer Milliarde Dollar erfordern. Russland muss nun einen hohen Preis für jahrzehntelange Vernachlässigung zahlen. Die Automobilindustrie ist nur ein Beispiel von unzähligen Produktionsketten, in denen Russland auf importierte Chips und Komponenten angewiesen ist.

Die Selbstversorgung der Mikroelektronikindustrie hängt von vielen internen und externen Faktoren ab. Importbeschränkungen für Hightech-Halbleiter richten sich nicht nur gegen Russland, sondern auch gegen China. Dem niederländischen Unternehmen ASM Lithography, Hersteller der weltweit modernsten Lithografiemaschinen (Chipfertigungsmaschinen), wurde von den USA der Verkauf seiner Produkte nach China untersagt. Seit August 2022 gilt in den USA der CHIPS Act (Creating Helpful Incentives to Produce Semiconductors Act), auch bekannt als Semiconductor Production Incentives Act. Hauptziel ist die Rückverlagerung eines Teils der Mikrochip-Produktion in die USA. Derzeit werden 70–75 % der US-Halbleiter in Taiwan (China) produziert. Der CHIPS Act sieht Investitionen in Höhe von 52 Milliarden US-Dollar in den Ausbau der Fertigung in den USA und über 24 Milliarden US-Dollar in damit verbundene Steueranreize vor.

Darüber hinaus erwägt die USA ein Verbot der Lieferung von hochentwickelten Grafikprozessoren von Nvidia an Russland und China, die in der Herstellung von Supercomputern verwendet werden. Laut US-Berechnungen würde dies die Entwicklung von KI-Technologien in diesen beiden Ländern verlangsamen. Im März 2023 verschärfte der CHIPS Act die Beschränkungen für China weiter. Investitionen in die Produktion von Chips mit einer Strukturgröße unter 28 Nanometern in China wurden verboten. Als Reaktion darauf und zum Schutz der nationalen Sicherheit und Interessen verhängte Peking zum 1. August dieses Jahres Exportkontrollen für Gallium und Germanium, die in der Mikroelektronikfertigung weit verbreitet sind. China produziert derzeit etwa 80 % des weltweiten Galliums und 60 % des weltweiten Germaniums.

Lehren aus Ländern, die nach Chip-Selbstversorgung streben.

2015 verkündete die chinesische Regierung das Konzept „Made in China 2025“ mit dem Ziel, bis 2025 über 70 % des eigenen Halbleiterbedarfs durch Eigenproduktion zu decken. Doch bereits 2022 war dieser Wert auf lediglich 16 % gesunken. Das Projekt scheiterte, obwohl China sich im Vergleich zu Russland in einer deutlich vorteilhafteren Position befand.

Selbst für Indien, ein Land mit einem vergleichsweise hohen Niveau der Informationstechnologie, ist die Entwicklung eigener Chiptechnologie eine Herausforderung. Um die heimische Chipproduktion zu organisieren, lud Indien Foxconn aus Taiwan (China) ein. Zunächst strebte man einen Chipfertigungsstandard von 28 nm an, senkte diesen später auf 40 nm, doch letztendlich zog sich Taiwan (China) aus dem Projekt zurück. Dafür gab es viele Gründe, der Hauptgrund war jedoch die Unfähigkeit, in Indien ein hochqualifiziertes technisches Team für die Fertigung zu finden.

Russland hat nicht die Absicht, sich aus dem globalen Chip-Wettbewerb herauszuhalten, wenn auch recht spät. Aktuell kann Russland Chips mit einer Strukturgröße von mindestens 65 nm herstellen, während TSMC aus Taiwan (China) die 5-nm-Technologie beherrscht.

Eine Frage im aktuellen Konflikt zwischen Russland und der Ukraine ist, warum Russland scheinbar unbegrenzt Raketen und andere Waffensysteme abfeuern kann. Die Antwort liegt darin, dass die Chips für Raketen und andere militärische Ausrüstung in einer 100-150-nm-Technologie gefertigt werden können – eine Technologie, die Russland aktiv produzieren kann. 65-nm-Chips stellt Russland ausschließlich auf importierten Anlagen in Lizenz her, beispielsweise auf gebrauchten Chips von Nikon und ASM Lithography.

Russland hat im Bereich der Chipproduktion für Endverbraucher erste Schritte unternommen. In Selenograd entsteht derzeit eine Produktionsanlage für 28-Nanometer-Chips, und Mikron hat einen Kredit in Höhe von 7 Milliarden Rubel (ca. 100 Millionen US-Dollar) zur Produktionserweiterung erhalten. Darüber hinaus entwickelt das Selenograder Nanotechnologiezentrum einen Auftrag über 5,7 Milliarden Rubel (70 Millionen US-Dollar) für eine 130-nm-Lithografieanlage. Knapp eine Milliarde Rubel wurden dem Zentrum für die Fertigung einer 350-nm-Lithografieanlage zugewiesen. Die Technologie ist zwar nicht neu, wird aber vollständig in Russland produziert. Fünf Milliarden Rubel wurden für den Aufbau eines Netzes von Teststandorten zur Produktion der entwickelten Chips bereitgestellt, unter anderem am Moskauer Institut für Elektronische Technologie, in St. Petersburg und anderen russischen Städten.

Doch Geld ist nicht alles. Die Schwierigkeiten des Programms zur Chip-Selbstversorgung beschränken sich nicht auf die Komplexität des Produkts; es gibt weitere Probleme. Da ist zunächst der Mangel an Ingenieuren. Hunderte Milliarden Rubel können für Prioritätsprogramme bereitgestellt werden, doch es ist unmöglich, hochqualifizierte Fachkräfte zu finden. Die Herstellung von Halbleitern der Weltklasse erfordert die Anstrengungen von Hunderten, wenn nicht Tausenden von Ingenieuren und Wissenschaftlern. Und zwar nicht von einem einzelnen Institut oder einer Designfirma, sondern von ganzen Konzernen. Laut der Zeitung Kommersant litten im Juli 2023 42 % der russischen Industriebetriebe unter Arbeitskräftemangel. Kronstadt, ein bekannter Drohnenhersteller, konnte gleichzeitig in neun Fachrichtungen keine Mitarbeiter finden, darunter Schlüsselkräfte wie Betriebs- und Testingenieure, Verfahrenstechniker, Flugzeugmonteure und Installateure für elektrische Flugzeugausrüstung. Dieses Problem könnte sich nun noch verschärfen. Die Frage ist also: Woher sollen die Arbeitskräfte für zukünftige Mikrochip-Fertigungsanlagen kommen?

Als Nächstes gilt es, die Laborergebnisse in die Massenproduktion zu übertragen. Das Institut für Mikrostrukturphysik der Russischen Akademie der Wissenschaften beispielsweise forscht seit Langem erfolgreich an EUV-Lithografiemaschinen. Diese modernen Maschinen arbeiten mit Röntgenstrahlen und können Chips mit einer Strukturgröße von 10 nm oder weniger herstellen. 2019 erklärte der leitende Experte des Instituts, Ehrenakademiemitglied Nikolai Salaschtschenko, dass Russland an der Entwicklung einer Lithografiemaschine forsche, die zehnmal günstiger als bestehende ausländische Geräte sein solle, und dass man hoffe, diese Maschine innerhalb von fünf bis sechs Jahren perfektionieren zu können. Sie wäre eine mit Spannung erwartete Maschine zur Herstellung ultrafeiner Chips und für die Kleinserienfertigung geeignet.

Es ist ein ambitioniertes Vorhaben, doch nach fast fünf Jahren gibt es immer noch keine Neuigkeiten über einen Durchbruch in der Lithografietechnologie. Selbst wenn Wissenschaftler einen Prototyp entwickeln, müssen sie zunächst ein Produktionsverfahren erarbeiten und anschließend eine Fabrik bauen. Theoretisch könnte Russland einen perfekten Prototyp eines Lithografiedruckers entwickeln, der besser wäre als jedes Produkt von Nikon und ASM Lithography, scheiterte aber an der Massenproduktion. Dies war in der Sowjetzeit keine Seltenheit und ist auch heute noch ein Problem.

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