Fortschritte bei Forschung & Entwicklung Chips „Made in China“ sind auf dem Vormarsch

Autor / Redakteur: Henrik Bork * / Michael Eckstein

Werden die Chips der Zukunft in China entwickelt? Trends in der Forschung & Entwicklung deuten darauf hin: So ist die Volksrepublik China mittlerweile der zweitwichtigste Forschungspartner der EU im Bereich Computerchips, heißt es in einer neuen Studie der „Stiftung Neue Verantwortung“.

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Blick nach vorn: Hochintegrierte Schaltkreise für die Wachstumsmärkte Automotive und Mobilfunk stehen ganz oben auf der Agenda chinesischer Chipdesigner.
Blick nach vorn: Hochintegrierte Schaltkreise für die Wachstumsmärkte Automotive und Mobilfunk stehen ganz oben auf der Agenda chinesischer Chipdesigner.
(Bild: Clipdealer)

China hat in diesem Jahr erstmals Japan vom zweiten Platz als wichtigstes Partnerland der EU für die Halbleiterforschung verdrängt. Gleichzeitig sind Chinas eigene F&E-Fortschritte in den vergangenen Jahren im internationalen Vergleich „besonders beeindruckend“, schreiben die Digital-Experten der „Stiftung Neue Verantwortung“ (SNV), einem Think Tank für digitale Themen in Berlin..

Diese Befunde der SNV beruhen auf der quantitativen Analyse von internationalen Kooperationen und Veröffentlichungen chinesischer Wissenschaftler bei wichtigen Forschungsorganisationen wie imec in Belgien, CEA-Leti in Frankreich und der deutschen Fraunhofer-Gesellschaft.

Bereits seit 2016 mehr Forschungskooperationen mit China

Im Jahr 2020 veröffentlichten Halbleiter-Forscher aus der EU 11 Forschungspapiere, die aus Kollaborationen mit chinesischen Wissenschaftlern hervorgegangen sind (7% aller 164 EU-Papiere), vier gemeinsam mit Japan (2%) und 34 gemeinsam mit den USA (21%).

Nun sagen solche Zahlen zwar noch nichts über die Qualität der Forschung aus – dennoch beleuchten sie einen wichtigen Trend. Die USA seien immer noch „mit Abstand der wichtigste F&E-Partner Europas”, schreibt die SNV. Interessanterweise habe sich China aber weiter vorgeschoben. Seit 2016 seien in der EU jedes Jahr mehr Forschungspapiere der Branche in Kollaboration mit chinesischen Forschern entstanden als mit japanischen.

Kooperation in der Forschung, aber nicht in der Produktion?

Dieser Trend ist besonders vor dem Hintergrund der aktuellen Debatte in Politik und Medien interessant, wo ja viel von „nationaler Selbstversorgung“, „Autarkie bei der Halbleiterproduktion“ und – im Fall Chinas – von „heimischer Substitution der Herstellung“ und der „Reduzierung der Importabhängigkeit“ die Rede ist.

Anders als bei der Produktion, wo ein internationales Wettrennen von Regierungen begonnen hat, mit Subventionen und anderen industriepolitischen Hebeln nationale Alleingänge in der Halbleiter-Industrie zu fördern, hat sich stattdessen im Bereich F&E der Trend zur internationalen Zusammenarbeit verstärkt - und zwar besonders mit China.

Auch die USA setzen verstärkt auf internationale Forschung

Trotz des derzeit in vielen Ländern vorherrschenden Narrativs, dass eine mehr oder wenig illusorische „technologische Souveränität“ im Bereich Halbleiter fordert, erfordern die zunehmend komplexen Forschungsfragen, die an der Belastungsgrenze des Moore‘schen Gesetzes entstehen, eher mehr als weniger internationale Zusammenarbeit. „1995 sind nur 11% aller US-Forschungspapiere mit internationalen Ko-Autoren gemeinsam veröffentlicht worden,” heißt es in der Analyse der SNV. 2020 waren es schon 36%.

Chinas eigene, rasche Fortschritte bei der Forschung & Entwicklung von Halbleitern sind in diesem Kontext ebenfalls relevant. In der internationalen politischen Debatte ist viel von Investitionen in Foundries die Rede, vorzugsweise innerhalb der eigenen Landesgrenzen. Doch die Frage, wer am meisten in F&E investiert und damit recht wahrscheinlich die Chips der Zukunft entwickeln wird, wird vergleichsweise selten gestellt.

Auch dank Staatshilfe: China holt beim Chipdesign auf

Noch sind die USA das absolute „Powerhouse“ beim Chipdesign. Doch die Chinesen holen schnell und stetig auf. „Vor allem China war in den vergangenen zehn Jahren in der Lage, seine F&E-Power in bedeutendem Ausmaß zu steigern”, schreiben die Autoren der SNV- Studie. Ein Grund dafür sind die steigenden F&E-Ausgaben chinesischer Konzerne, denen die kommunistische Staats- und Parteiführung in Peking unter die Arme greift.

Chinas führende Foundry SMIC etwa hat im vergangenen Jahr knapp 4,7 Milliarden Yuan (etwa 610 Millionen Euro) in F&E investiert. Das waren 17% der Konzern-Einnahmen und damit mehr als die durchschnittlich 13 bis 14%, die seit einigen Jahren in der internationalen Halbleiter-Industrie üblich geworden sind.

Noch ist Chinas Abstand bei Chipdesign und Fertigung groß

Momentan ist China sowohl beim Design als auch bei der Produktion der fortschrittlichsten Chips noch deutlich im Rückstand. Keine einzige chinesische Foundry kann bislang Chips im 7-Nanometer-Bereich herstellen. Die werden von TSMC in Taiwan und von koreanischen Firmen produziert.

Wegen der hohen Kosten von F&E für Halbleiter spiegelt sich dieses Ungleichgewicht bislang auch in der Forschung wider. Nur wer viel mit Chips verdient, kann auch viel in F&E investieren. Bei TSMC waren das im vergangenen Jahr 3,7 Milliarden US-Dollar (rund 3,1 Milliarden Euro), also mehr als fünf Mal so viel wie bei dem chinesischen Konkurrenten SMIC, berichtet das chinesische Fachportal Sohu Tech.

In drei Jahren mehr investiert als in den zehn Jahren zuvor

Aufgrund dieser Verknüpfung von wirtschaftlicher Kraft und Ressourcen für die Forschung ist aber auch die folgende Prognose zulässig: Weil Chinas Investitionen in die heimische Halbleiterindustrie seit Beginn des Handels- und Technologiekrieges mit den USA besonders stark ansteigen, ist in der Zukunft ein noch schnelleres Erstarken der chinesischen Forschung & Entwicklung von Chips zu erwarten.

So ist allein in den drei Jahren von 2018 bis 2020 in der Volksrepublik mehr in die Halbleiter-Industrie investiert worden als in den gesamten zehn Jahren zuvor.

China ist der wichtigste Absatzmarkt für Chips

Da China mit Abstand der weltweit größte Verbrauchsmarkt für Halbleiter ist – nirgendwo werden mehr Chips verbaut als in der Volksrepublik – ist eine Fortsetzung des gegenwärtigen Trends sehr wahrscheinlich. Ähnlich wie Südkorea und Taiwan wachse auch die Volksrepublik China immer mehr zu einer Großmacht im Bereich Chipforschung heran, heißt es in der Analyse der Stiftung Neue Verantwortung.

Die Chinesen seien nicht mehr „nur ein Fertigungs-Hub in der Halbleiter-Wertschöpfungskette, sondern schon jetzt tief in die Entwicklung der Chips der Zukunft verwurzelt”, schreiben die Autoren.

* Henrik Bork ist Analyst bei Asia Waypoint, einem auf den chinesischen Markt fokussierten Beratungsunternehmen in Peking.

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