Wann wird Russland bei Chips autark sein?

An Chips für den Russland-Ukraine-Krieg mangelt es nicht, aber wie steht es mit Chips für die zivile Industrie?

Chipherstellung – globaler Technologiewettbewerb

Für die moderne Industrie spielen Chips eine sehr wichtige Rolle. Dies wurde insbesondere während der jüngsten Covid-19-Pandemie deutlich. Aufgrund eines Mangels an elektronischen Bauteilen ging die weltweite Automobilproduktion im Jahr 2021 um ein Viertel zurück, da sich die Chiphersteller zuvor auf Haushaltsgeräte, Computer, Telefone und Elektrofahrzeuge konzentrierten.

Für die russische Industrie wird der Chipmangel im Jahr 2022 besonders akut sein, wenn ein ausländischer Chiphersteller nach dem anderen seine Lieferungen verweigern wird. Aufgrund eines Mangels an ABS-Steuergeräten (Antiblockiersystem) und Airbags liegt die russische Autoproduktion seit mehreren Monaten still. Die Situation verbesserte sich etwas mit der Aufnahme der inländischen ABS-Produktion in der Stadt Kaluga Itelma unter chinesischer Lizenz. Aber der schwierigste Teil des Produkts, das elektronische Gehirn des Controllers, wird vorgefertigt aus China geliefert. Die Entwicklung eigener ABS würde mehr als ein Jahr und Investitionen von über einer Milliarde Dollar erfordern. Russland ist nun gezwungen, einen solchen Preis für sein Jahrzehnte langes Vergessen zu zahlen. Die Automobilindustrie ist nur ein Beispiel für unzählige Produktionsketten, in denen Russland gezwungen ist, importierte Chips und Komponenten zu verwenden.

Die Autonomie der Mikroelektronikindustrie hängt von zahlreichen internen und externen Faktoren ab. Die Importbeschränkungen für Hightech-Halbleiter richten sich nicht nur gegen Russland, sondern auch gegen China. Dem niederländischen Unternehmen ASM Lithography, das die weltweit modernsten Lithografiemaschinen (Chipherstellung) herstellt, wurde von den USA der Verkauf seiner Produkte nach China untersagt. Seit August 2022 gibt es in den USA den CHIPS Act (Creating Helpful Incentives to Produce Semiconductors Act) bzw. den Semiconductor Manufacturing Stimulus Act. Das Hauptziel besteht darin, einen Teil der Mikrochipproduktion zurück in die USA zu verlagern. Derzeit werden 70–75 % der Halbleiter in Taiwan (China) produziert. Der CHIPS Act sieht Investitionen in Höhe von 52 Milliarden US-Dollar in die Entwicklung der US-amerikanischen Fertigungsindustrie und über 24 Milliarden US-Dollar in entsprechende Steueranreize vor.

Darüber hinaus erwägen die USA ein Lieferverbot für Russland und China mit hochentwickelten Grafikprozessoren des US-Konzerns Nvidia, die zum Bau von Supercomputern verwendet werden. Nach US-Berechnungen wird dies die Entwicklung der künstlichen Intelligenztechnologie dieser beiden Rivalen verlangsamen. Im März 2023 wird der CHIPS Act die Auflagen für China noch weiter verschärfen. In China wurde ein Investitionsverbot für die Produktion von Chips mit Verbindungsstrukturen kleiner als 28 Nanometer verhängt. Als Reaktion darauf und zum Schutz der nationalen Sicherheit und Interessen hat Peking ab dem 1. August dieses Jahres Exportkontrollen für die Metalle Gallium und Germanium eingeführt, die in der Mikroelektronikproduktion weit verbreitet sind. China produziert derzeit etwa 80 % des weltweiten Galliums und 60 % des Germaniums.

Lehren aus Ländern, die versuchen, chipautark zu werden

Im Jahr 2015 kündigte die chinesische Regierung das Konzept „Made in China 2025“ an, wonach das Land bis 2025 mehr als 70 % seines inländischen Bedarfs an Halbleitern decken wird. Doch bis 2022 wird diese Zahl nur noch 16 % betragen. Das Projekt war nicht erfolgreich, obwohl sich China derzeit in einer viel günstigeren „Position“ befindet als Russland.

Für Indien, ein Land mit einem relativ hohen Niveau der Informationstechnologie, ist es zudem sehr schwierig, den Aufbau einer eigenen Chiptechnologie zu planen. Um die inländische Mikrochipproduktion zu organisieren, lud Indien Foxconn aus Taiwan (China) ein. Ursprünglich strebten sie einen 28-nm-Chipherstellungsprozess an, der später auf 40 nm gesenkt werden sollte. Infolgedessen stieg Taiwan (China) jedoch aus dem Projekt aus. Dafür kann es viele Gründe geben, aber der Hauptgrund ist, dass es in Indien nicht möglich ist, hochqualifizierte technische Teams für die Fertigung zu finden.

Russland hat nicht die Absicht, sich aus dem weltweiten Chipkrieg herauszuhalten, wenn auch mit ziemlicher Verspätung. Derzeit kann Russland Chips mit einer Verbindungsstruktur von mindestens 65 nm oder höher produzieren, während Taiwans TSMC (China) 5 nm beherrscht.

Im aktuellen Konflikt zwischen Russland und der Ukraine stellt sich die Frage, warum Russland so ununterbrochen Raketen und andere Waffen abfeuern kann. Die Antwort ist, dass Chips für Raketen und andere militärische Ausrüstung mit einer 100-150 nm-Verbindung gebaut werden können, was Russland beherrscht. Russland produziert 65-nm-Chips ausschließlich auf zuvor lizenzierten importierten Geräten, die von Nikon und ASM Lithography verwendet werden.

Was Projekte zur zivilen Chipproduktion angeht, hat Russland erste Schritte unternommen. In Selenograd wird derzeit eine Fabrik für 28-Nanometer-Verbindungschips gebaut und Mikron hat zur Ausweitung der Produktion ein Darlehen in Höhe von 7 Milliarden Rubel (ca. 100 Millionen US-Dollar) erhalten. Darüber hinaus entwickelt das Zelenograd Nanotechnology Center eine Ausschreibung im Wert von 5,7 Milliarden (70 Millionen US-Dollar) für eine 130-nm-Lithografiemaschine. Für die Entwicklung einer Maschine mit einer 350-nm-Verbindungsstruktur wurden dem Zentrum fast eine Milliarde Rubel zugeteilt. Die Technologie ist offensichtlich alt, aber sie werden vollständig im Inland hergestellt. Fünf Milliarden Rubel sind für den Aufbau eines Netzwerks von Teststandorten zur Herstellung entwickelter Chips vorgesehen, beispielsweise am Moskauer Institut für Elektronische Technologie, in St. Petersburg und anderen Städten Russlands.

Aber Geld ist nicht alles. Die Schwierigkeiten des Chip-Autonomieprogramms beschränken sich nicht nur auf die Produktkomplexität, sondern es gibt auch andere Probleme. Erstens gibt es einen Mangel an Ingenieurpersonal. Hunderte Milliarden Rubel könnten für vorrangige Programme bereitgestellt werden, doch hochqualifizierte Fachkräfte seien nicht zu finden. Die Entwicklung erstklassiger Halbleiter erfordert den Einsatz von Hunderten, wenn nicht Tausenden von Ingenieuren und Wissenschaftlern. Und zwar nicht von einem einzelnen Institut oder einer einzelnen Designfirma, sondern von einem ganzen Unternehmen. Der Zeitung Kommersant zufolge litten im Juli 2023 42 % der russischen Industriebetriebe unter einem Mangel an Arbeitskräften. Das Unternehmen Kronstadt, ein berühmter Drohnenhersteller, konnte in neun Fachgebieten nicht gleichzeitig Arbeitskräfte finden. Die wichtigsten waren Test- und Betriebsingenieure, Verfahrenstechniker, Flugzeugmonteure und Installateure für elektrische Flugzeugausrüstung. Dieses Problem könnte sich nun noch verschärfen. Die Frage ist also, woher man die Arbeitskräfte für die Mikrochipfabriken der Zukunft bekommt.

Als nächstes stellt sich das Problem der Übertragung der Ergebnisse aus dem Labor in die Massenproduktion. So wird beispielsweise am Institut für Mikrostrukturphysik der Russischen Akademie der Wissenschaften schon seit längerem recht erfolgreich an der EUV-Lithografie geforscht. Dabei handelt es sich um moderne Maschinen, die mit Röntgenstrahlen arbeiten und in der Lage sind, Chips mit Strukturen von 10 nm oder weniger herzustellen. Im Jahr 2019 erklärte der Chefexperte des Instituts, Ehrenakademiker Nikolai Salaschtschenko, dass Russland an einer Lithografiemaschine arbeite, die zehnmal billiger als bestehende ausländische Geräte sein werde, und hoffte, dass die Maschine in fünf bis sechs Jahren fertiggestellt werden könne. Es handelt sich um eine mit Spannung erwartete Maschine zur Herstellung mikroskopischer Chips, die in kleinem Maßstab produziert werden kann.

Das war zwar ehrgeizig, doch tatsächlich gab es nach fast fünf Jahren noch immer keine Neuigkeiten über einen Durchbruch in der Lithografietechnologie. Selbst wenn Wissenschaftler diesen Geräteprototyp entwickeln, müssen sie noch den Herstellungsprozess und anschließend eine Fabrik aufbauen. Theoretisch könnte Russland einen perfekten Prototyp einer Lithografiemaschine entwickeln, besser als alles, was Nikon und ASM Lithography produzieren könnten, aber die Massenproduktion würde scheitern. Dies war zu Sowjetzeiten keine Seltenheit und ist auch heute noch ein Problem.

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