Dieses Buch kann als Lehrbuch zur Geschichte der Halbleiterentwicklung betrachtet werden.
Der Autor ist Chris Miller, dessen Fachgebiete internationale Geschichte, Makroökonomie und Geopolitik sind. Während seiner Forschung über den Wettkampf im Kalten Krieg zwischen den USA und der Sowjetunion entdeckte er, dass Halbleiter eine entscheidende Rolle spielten. Daher beschloss er, eine umfangreiche Studie zum Thema Chips durchzuführen.
“Halbleiter sind das Erdöl des 21. Jahrhunderts” – dieser Satz verdeutlicht die Bedeutung von Halbleitern. Die Beherrschung der Halbleitertechnologie ist für Länder von entscheidender Bedeutung, und alle Länder hoffen, einen Teil des internationalen Halbleiter-Geschäfts abzubekommen.
Das Buch erläutert die Geschichte der Halbleiterindustrie. Es gibt einen umfassenden Überblick über die Entwicklung der Halbleiter sowie die Beteiligung verschiedener Länder wie Taiwan, Südkorea, China, USA und Japan.
Es ist sehr lehrreich und bietet auch einen tieferen Einblick in wichtige Unternehmen wie TSMC und die Geschichte von Morris Chang.
Historisch gesehen steht der Fortschritt der Computerleistung und die Bedeutung der Halbleiterindustrie in enger Verbindung mit dem Streben der Länder nach militärischer Überlegenheit und geopolitischer Macht auf der Weltbühne.
Dieses Buch hat folgende Auszeichnungen erhalten:
- Bestes Wirtschaftsbuch des Jahres der Financial Times,
- Bestes neues Buch des Jahres des Economist, Bestseller der New York Times und
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Die Chip-Evolution: Vom Kalten Krieg zur globalen Technologiedominanz
Seit der Geburt des ersten Transistors im Jahr 1947 im Bell-Laboratorium bis hin zum Kalten Krieg zwischen den USA und der UdSSR, dem Wiederaufstieg Japans nach dem Zweiten Weltkrieg und dem Aufstieg Chinas ist der Einfluss von Halbleiterchips auf die Welt überall spürbar.
Integrierte Schaltkreise, auch bekannt als Halbleiter, werden aufgrund ihres Herstellungsprozesses aus Halbleitermaterialien so genannt. Bei der Herstellung integrierter Schaltkreise werden Halbleitermaterialien zu Chips verarbeitet, dann mit Mikrofototechnik kleine elektronische Komponenten hergestellt und schließlich zu integrierten Schaltkreisen zusammengesetzt, die als Halbleiterchips verpackt werden.
Die Halbleiterindustrie entstand aus dem militärischen Wettbewerb des Kalten Krieges und beeinflusste seitdem die Ergebnisse militärischer Wettrüsten. Dies ist besonders in der Ära der Globalisierung, insbesondere in der Ära der Unipolarität, kein Zufall.
Die Ära des militärischen Wettbewerbs hat erneut begonnen, insbesondere mit der Eskalation des Wettrüstens in der asiatischen Region.
Der militärische Bedarf hat die Erfindung von Chips und die Gründung des Silicon Valley vorangetrieben. Insbesondere während des Wettrüstens im Kalten Krieg war die Entwicklung von Chips ein entscheidender Faktor für die Annäherung an die Computerleistung.
Die ersten hergestellten Chips wurden für das Apollo-Raumschiff angewendet und waren auch einer der ersten Kunden der US-amerikanischen Verteidigungsindustrie, was den Fortschritt der Chip-Technologie durch die militärische Nachfrage vorantrieb. In den frühen Tagen der Chips war die Entwicklung eng mit dem Pentagon und dem Bedarf an fortschrittlichen Computern während des Kalten Krieges verbunden. Die Erfindung von Chips veränderte die Art des Krieges, indem sie Rechenleistung mit militärischen Systemen verband und bis heute anhaltende Auswirkungen hatte.
Im militärischen Bereich gewinnt, wer Chipswaffen präzise einsetzen kann, den Krieg. Im kommerziellen Bereich bringt die Beherrschung des Designs, der Herstellung und des Packens in der Halbleiter-Industriekette kommerzielle Vorteile. Die Entwicklung der Chip-Technologie hat auch die Natur des Krieges verändert.
Die Halbleiterfertigungstechnologie begann mit militärischen Anwendungen und wandte sich erst dann dem Bereich der persönlichen Computer und Konsumelektronik zu, als die Kosten sanken, die Technologie reif wurde und die Massenproduktion möglich wurde.
Die Erfinder der integrierten Schaltkreise, Jack Kilby und Robert Noyce, haben einen erheblichen Beitrag zur Entwicklung der Chip-Technologie geleistet.
Der verlorene Kampf um die Halbleiter: Die vergeblichen Bemühungen der Sowjetunion im Kalten Krieg
Wesentlicher Faktor für die Niederlage der Sowjetunion im Kalten Krieg war ihre Halbleiterstrategie.
Warum konnte die Sowjetunion nicht zu der führenden Position der USA in Bezug auf Rechenleistung aufschließen? Dies resultierte aus der Strategie, die die Sowjetunion von Anfang an verfolgte – dem Kopieren.
Daher hatte die Halbleiterindustrie der Sowjetunion einen kleinen Umfang, eine schlechte Qualität und war technologisch rückständig, was zu einer zunehmend schwachen Wirtschaft führte und letztendlich das Ergebnis des Kalten Krieges beeinflusste.
Während des Kalten Krieges bildeten die nuklearen Waffen der Sowjetunion und der USA ein Gleichgewicht des Schreckens, aber im Bereich der Halbleiter hinkte die Sowjetunion weit hinter den USA hinterher.
Während des Kalten Krieges erkannte die USA, dass ihre herkömmlichen Waffen der sowjetischen Überlegenheit nicht standhalten konnten, und übertrug daher das Konzept der “präzisen Angriffe“, das sie aus dem Vietnamkrieg gelernt hatten, auf den Kalten Krieg.
Die Stärke der Streitkräfte war eng mit der Genauigkeit der Waffen verbunden. Daher war die Integration hochtechnologischer Halbleiter in eine Vielzahl von Waffen zu dieser Zeit eine strategische Priorität der USA, die die Bedeutung hochmoderner militärischer Technologie betonte.
Die Sowjetunion erkannte auch diesen Trend, verfolgte jedoch eine “Kopieren”-Strategie. Durch ihr leistungsfähiges Nachrichtendienstsystem entsandte die Sowjetunion eine große Anzahl von Spionen in die USA, um Halbleiterchips zu stehlen und sie dann im Inland vollständig nachzuahmen. Allerdings erfordert die Halbleiterindustrie äußerst präzise Produktionsanlagen und komplexe Lieferketten, viele der führenden Technologien stammten sogar aus Europa und Japan, die nicht gestohlen werden konnten. Darüber hinaus wurde die Halbleiterproduktion in der Sowjetunion vollständig von der Regierung kontrolliert, was keinen Raum für Innovation ließ. Selbst wenn das Kopieren erfolgreich war, hinkte die Sowjetunion den USA weit hinterher.
Die USA nahmen erfolgreich eine Gegenstrategie an, indem sie Halbleiterchips tief in militärische Waffen integrierten und damit den Krieg gewannen.
Der Aufstieg der Halbleiterindustrie in Ostasien - Die Globalisierung der Halbleiter
Japan: Nach dem Zweiten Weltkrieg unterstützte die USA Japan beim Wiederaufbau auf dem Gebiet der Technologie und Wissenschaft, was dazu führte, dass Japan zu einem der Hauptakteure in der Verbreitung von Transistoren wurde. In den 1960er Jahren erlebte Japan einen Boom bei Konsumelektronikprodukten wie Sony-Transistorradios und Sharp-Taschenrechnern, die in großen Mengen in die USA exportiert wurden.
Internationale Auslagerung der Halbleitermontage: Die Montage von Halbleitern erfordert eine große Anzahl von Arbeitskräften und muss vor Gewerkschaftsaktivitäten geschützt werden. In den 1960er Jahren hatten praktisch alle US-Chiphersteller Montagewerke im Ausland.
- 1963 verlagerte Fairchild seine Montage zuerst nach Hongkong und später nach Penang, Malaysia.
- 1968 errichtete Texas Instruments (TI) eine Fabrik in Taiwan.
- 1973 errichteten TI und National Semiconductor Fabriken in Singapur.
- Ende der 1970er Jahre beschäftigten US-Halbleiterunternehmen weltweit Zehntausende von Arbeitern, hauptsächlich in Südkorea, Taiwan und Südostasien.
Diese Arbeiter umfassten Mitarbeiter von Chipherstellern aus Texas und Kalifornien, autoritäre Regierungen in Asien und viele Halbleitermontagearbeiter (meist chinesischer Abstammung), die eine neue internationale Allianz bildeten.
In den mittleren 1960er Jahren waren die Löhne in Asien niedrig: Hongkong 25 Cent pro Stunde (ein Zehntel des US-Lohns), Taiwan 19 Cent, Malaysia 15 Cent, Singapur 11 Cent, Südkorea 10 Cent.
Die Entstehung der Halbleiterindustrie in Taiwan
Wenn man über Taiwan spricht, ist die Geburt von TSMC sicherlich eines der klassischen Themen.
In den 1960er Jahren überzeugte “Taiwans Technologiepionier” Herr Li Kuo-ding erfolgreich Morris Chang, bei Texas Instruments eine Fabrik in Taiwan zu gründen.
Von diesem Zeitpunkt an betrat Taiwan die Halbleiterindustrie.
In den 1980er Jahren wurde Taiwan erneut eingeladen, und TSMC wurde gegründet. Seine reiche Erfahrung bei Texas Instruments führte zu einer erheblichen Steigerung der Produktionseffizienz und einem hohen Ansehen in der Branche. Er überzeugte das niederländische Halbleiterunternehmen Philips, in TSMC zu investieren, übertrug Produktions- und Lizenzierungstechnologie auf TSMC und stellte eine große Anzahl von in den USA ausgebildeten Halbleiterfachleuten ein, was schließlich zu einem der weltweit führenden Halbleiterunternehmen führte.
In den 1980er Jahren begannen Samsung und andere große südkoreanische Konzerne massiv in fortschrittliche Speicherchips zu investieren. Gleichzeitig versuchten Singapur und Malaysia, Koreas Transformation zu replizieren, indem sie sich von der Montage von Halbleitern zur Herstellung von Halbleitern bewegten.
Taiwan musste seine Fähigkeiten ständig verbessern, um eine solide Position in der Halbleiterlieferkette zu gewährleisten.
1980 versuchte die taiwanische Regierung, von RCA in den USA Halbleitertechnologien zu lizenzieren, und gründete UMC. Doch ihre Technologie war hinter dem Stand der Technik zurück.
Im Jahr 1985 wurde Morris Chang auf Einladung von Sun Yun-Hsuan nach Taiwan eingeladen. Dort übernahm er die Position des Direktors des Industrial Technology Research Institute (工業技術研究院) und gleichzeitig wurde er auch der Vorsitzende von United Microelectronics Corporation (聯華電子).
Morris Chang konzipierte, wie das Modell des „fabless“ und des „Foundry“-Modells umgesetzt werden könnte.
Mit der aktiven Unterstützung von Li Kuo-ding investierte die taiwanische Regierung 48 %, und Morris Chang überzeugte Philips, 58 Mio. USD zu investieren und Produktions- und Lizenzierungstechnologien zu übertragen, und erhielt im Gegenzug 27,5 % der Aktien.
TSMC wurde am 21. Februar 1987 offiziell gegründet. Die meisten frühen Mitarbeiter von TSMC hatten Erfahrungen bei Motorola, Intel oder Texas Instruments gesammelt, und die meisten leitenden Angestellten von TSMC hatten einen Doktortitel in den USA erworben.
Foundry-Modell: Große Halbleiterhersteller fürchteten, dass ihre Wettbewerber ihre Designkonzepte stehlen würden, aber der Verzicht auf den Bau eigener Fabriken konnte erhebliche Startkosten sparen. Die Gründung von TSMC bedeutete, dass alle Designunternehmen nun einen zuverlässigen Partner hatten, was die Gründung von Dutzenden von „fabless“-Designunternehmen ermöglichte.
Nvidia CEO Jensen Huang lobte TSMC dafür, dass das Unternehmen gelernt hat, mit 400 Partnern zusammenzuarbeiten und gemeinsam zu “tanzen”, während Intel von Anfang bis Ende alleine auf der Tanzfläche “tanzt”.
Die frühen Lebensjahre von Morris Chang
Morris Chang, ein Pionier der taiwanischen Halbleiterindustrie, wurde 1931 in Yinxian, Zhejiang, geboren. Sein Vater, Zhang Weiguan, war der Finanzchef von Yinxian.
Im Jahr 1932 zog die Familie nach Nanjing und 1937 nach Guangzhou, genau zu Beginn des Zweiten Chinesisch-Japanischen Krieges. Nach den Bombenangriffen der japanischen Armee in Guangzhou zogen sie nach Hongkong, das damals unter britischer Herrschaft stand.
Im Jahr 1941, als der Pazifikkrieg ausbrach, wurde Hongkong von der japanischen Armee besetzt.
Im Jahr 1943 zog die Familie erneut um, diesmal nach Chongqing, wo Morris Chang die Nankai-Mittelschule besuchte.
Nach dem Sieg im Zweiten Weltkrieg im Jahr 1945 zog die Familie nach Shanghai, wo er die Shanghai Nanyang-Modellschule besuchte.
1948, während des Chinesischen Bürgerkriegs, kehrte die Familie nach Hongkong zurück, und er besuchte die Pui Ching Middle School.
1949 ging er in die USA nach Boston und begann sein Studium an der Harvard University, wechselte dann aber zum Fachbereich Maschinenbau am Massachusetts Institute of Technology (MIT).
Im Jahr 1952 erhielt er seinen Bachelor-Abschluss in Maschinenbau am MIT und 1953 seinen Master-Abschluss.
Ursprünglich erwog er, für die Ford Motor Company zu arbeiten, entschied sich aber stattdessen für eine Anstellung bei Sylvania Electric Products wegen des um einen Dollar niedrigeren Monatsgehalts.
So begann seine Karriere in der Halbleiterindustrie.
Im Jahr 1958 trat er Texas Instruments (TI) bei und wurde drei Jahre später zum Leiter der Ingenieursabteilung des Unternehmens ernannt. Im Jahr 1964 erwarb er seinen Doktortitel in Elektrotechnik an der Stanford University.
Im Jahr 1972 wurde er zum stellvertretenden General Manager der Texas Instruments Group befördert.
Im Jahr 1983 verließ er Texas Instruments und wurde Chief Operating Officer von General Instrument Corporation.
Im Jahr 1985 wurde er auf Einladung von Sun Yun-suan Direktor des Instituts für Angewandte Forschung in Taiwan (Industrial Technology Research Institute, ITRI) und gleichzeitig Vorsitzender von United Microelectronics Corporation (UMC).
Am 21. Februar 1987 war er maßgeblich an der Gründung von Taiwan Semiconductor Manufacturing Company (TSMC) beteiligt, einem Joint Venture zwischen Philips und ITRI, und wurde zum Vorstandsvorsitzenden und CEO ernannt.
Die chinesische Halbleiterindustrie
Seit der Gründung der Volksrepublik China streben die chinesischen Führer danach, die Halbleiterindustrie zu entwickeln.
Mao Zedongs Kulturrevolution zwang jedoch viele Experten zur Landarbeit, was die Fortschritte behinderte.
Nach seinem Tod verfolgte Deng Xiaoping Reformen, während China in das globale Zeitalter eintrat und sich als Produktionszentrum etablierte.
Die USA stärkten durch den Golfkrieg ihre militärische Überlegenheit, was China dazu veranlasste, in High-Tech-Waffen zu investieren.
China gründete 2000 die SMIC und förderte die Halbleiterindustrie durch Subventionen und das “Made in China 2025” Programm.
Huaweis Aufstieg verstärkte ebenfalls die Entwicklung. China hat trotz Herausforderungen ein eigenes Halbleiterindustrie-System aufgebaut und globalen Erfolg erlangt.
Halbleiter sind zum Schlüssel im Konflikt zwischen den USA und China geworden: Die Chip-Fesseln
Die Herstellung von Halbleitern erfordert hochpräzise Produktions- und Testgeräte sowie verschiedene Computerprogramme zur Unterstützung des Chip-Designs, die alle in den Händen der USA und ihrer Verbündeten liegen. Diese Schlüsseltechnologien sind der “Würgepunkt” der Halbleiter, ohne die keine Firma in der Lage ist, High-Tech-Chips in großem Maßstab herzustellen.
Zum Beispiel liegt die Schlüsseltechnologie für die fortschrittlichsten EUV-Extreme Ultraviolet Lithography-Ausrüstungen in den Niederlanden, den USA und Deutschland. Diese Technologie, die über 30 Jahre Forschung und Investitionen von Milliarden von Dollar erfordert hat, vereint die weltweit führenden Fertigungstechniken.
Die USA haben den Verkauf von EUV-Ausrüstungen nach China verboten, was den direkten Zugang Chinas zur Massenproduktion von High-Tech-Chips blockiert hat. Zusammen mit verschiedenen Beschränkungen und Verboten für Software-, Hardware- und Lieferkettentechnologien ist dies gleichbedeutend damit, dass an vielen Würgepunkten gleichzeitig angegriffen wird, was China stark beeinträchtigt.
“Globalisierung umarmen” und “schneller laufen” waren die beiden großen US-Technologiepolitiken der Vergangenheit.
Doch in der späten Obama-Regierung und während der Trump-Ära begann sich die technologische Politik der letzten Jahrzehnte allmählich zu ändern. Von der Auffassung, dass Halbleiter nur ein Zoll- und Handelsproblem sind, stieg sie auf die strategische Ebene der nationalen Sicherheit.
Chinas Gegenstrategien
(1) China strebt danach, innerhalb von drei Jahren sämtliche Halbleiter aus den USA aus seinen Systemen zu verbannen.
Peking plant, Chips amerikanischer Hersteller aus den öffentlichen Kommunikationsnetzen und Datenzentren zu entfernen und durch chinesische zu ersetzen. Das Ministerium für Industrie und Informationstechnologie hat staatlichen Konzernen wie China Mobile als Durchführungsjahr 2027 festgelegt. Insbesondere die US-Chiphersteller Intel und AMD werden betroffen sein.
(2) Quantenchips: Supraleitende Quantenbits ermöglichen parallele Verarbeitung und Problemlösung aufgrund ihrer Fähigkeit, sich in einem Überlagerungszustand zwischen 0 und 1 zu befinden.
(3) Chinas massive Investitionen: Peking plant, die Investitionen in die Herstellung veralteter Chips erheblich zu steigern, um die heimische Halbleiterproduktion zu stärken. Brancheninsider warnen vor einem Überangebot und einem Ausverkauf von Chips aus China auf dem Markt.
Sanktionen werden Chinas Dominanz in der Halbleiterbranche lediglich verzögern, nicht aufhalten.
Fazit
Der Autor analysiert klar die Vergangenheit und Gegenwart der Chip-Industrie und führt uns durch die Entwicklungsgeschichte der Halbleiter, von den USA und der Sowjetunion über den Aufstieg Asiens, insbesondere Japans, Südkoreas, bis hin zur Schlüsselrolle Taiwans.
Im Zeitalter der Globalisierung wurde China zur Werkbank der Welt. Durch staatliche Subventionen und Hilfe von außen wuchs die chinesische Halbleiterindustrie allmählich.
Als China in der Lage war, die US-Armee militärisch zu bedrohen und sogar Techniken zur Gegenmaßnahme gegen die USA einzusetzen, erließ Amerika das Chip-Gesetz. Die wichtigste Komponente neuer Waffen und Technologien ist die Rechenleistung, die von Chips mit hoher Rechenleistung bereitgestellt wird, deren Lieferketten fast ausschließlich von den USA kontrolliert werden.
Ob Feind oder Verbündeter, solange es um Amerikas Wettbewerbsfähigkeit und nationale Sicherheit geht, wird Amerika intervenieren. Die Zukunft der Rechenleistung wird stark von fortschrittlichen Fertigungsprozessen und fortschrittlicher Verpackungstechnologie beeinflusst, insbesondere mit der Einführung von generativer KI wie ChatGPT und fortschrittlichen Waffen, die im Zusammenhang mit dem Konflikt zwischen Russland und der Ukraine stehen – all diese Technologien sind eng mit den fortschrittlichen Fertigungsprozesschips von TSMC verbunden.
Was nicht besiegt wird, wird stärker werden.
Im Nullsummenspiel und in der Denkweise des Kalten Krieges hat Amerika außer Blockaden und wirtschaftlichen Sanktionen keine andere Wahl. Dies verzögert lediglich Chinas Aufstieg und stellt keine wirkliche Barriere dar.
Die Rolle Taiwans und die Reaktion der Halbleiterindustrie insgesamt auf geopolitische Entwicklungen, insbesondere mit der Errichtung von TSMC-Werken in Japan, den USA und Deutschland, bleibt abzuwarten.
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