Was sind 2-nm-Chips und warum sind sie für KI wichtig?
Stellen Sie sich Chips vor, die so klein sind, dass auf eine Fläche von der Größe eines Fingernagels bis zu 50 Milliarden Transistoren passen – genau das bieten 2-nm-Chips (2 Nanometer). Diese Chips werden vom taiwanischen Unternehmen TSMC hergestellt, das kürzlich den Beginn der Massenproduktion bekannt gab. Sie sind leistungsfähiger und verbrauchen weniger Energie als ältere Typen, was sie ideal für künstliche Intelligenz macht. Nach Angaben von IBM werden sie dazu beitragen, Notebooks zu beschleunigen, den CO₂-Fußabdruck von Rechenzentren zu verringern und autonomen Fahrzeugen eine schnellere Erkennung von Objekten auf der Straße zu ermöglichen. Für KI bedeutet das, dass Geräte wie Smartphones komplexe Aufgaben direkt vor Ort bewältigen können, ohne Daten an entfernte Server senden zu müssen, und dass große Modelle in Rechenzentren effizienter laufen werden.
Wie werden solche Chips hergestellt?
TSMC dominiert den Markt und gehört zu den wenigen Unternehmen, die 2-nm-Chips herstellen können. Zu den weiteren zählen Samsung aus Südkorea und Intel aus den Vereinigten Staaten, doch TSMC liegt vorn, weil das Unternehmen große Kunden und eine bessere Ausbeute hat. Das japanische Unternehmen Rapidus baut im Norden Japans eine Fabrik und plant die Massenproduktion ab 2027. Die Herstellung ist äußerst komplex – sie erfordert fortschrittliche Lithografiemaschinen, umfassende Prozesskenntnisse und enorme Investitionen. Laut dem Analysten Jan Frederik Slijkerman von der niederländischen Bank ING ist sie „extrem schwierig und teuer“. TSMC arbeitet mit Unternehmen wie Nvidia und Apple zusammen, die diese Chips für ihre Produkte verwenden. Nvidia beispielsweise, das Grafikprozessoren für KI herstellt, meldet eine „unglaubliche“ Nachfrage nach diesen Chips, was das Wachstum von TSMC unterstützt.
Komplexe Herstellung
Der Weg zu 2-nm-Chips ist nicht frei von Hindernissen. Im August beschuldigten taiwanische Staatsanwälte drei Personen des Diebstahls von Geschäftsgeheimnissen im Zusammenhang mit diesen Chips, die dem japanischen Unternehmen Tokyo Electron, einem Ausrüstungslieferanten von TSMC, zugutekommen sollten. Die Staatsanwaltschaft bezeichnete dies als Bedrohung für „zentrale nationale Technologien, die für die taiwanische Industrie von entscheidender Bedeutung sind“. Auch die Geopolitik spielt eine Rolle – TSMC meidet chinesische Ausrüstung wegen möglicher US-amerikanischer Beschränkungen, wie Nikkei Asia berichtet. Das Unternehmen plant, die Produktion in den USA bis zum Ende des Jahrzehnts zu beschleunigen, und investiert insgesamt 65 Milliarden Dollar (rund 1,5 Billionen CZK) in drei Fabriken in Arizona. TSMC expandiert auch nach Japan, wo eine Fabrik für 8,6 Milliarden Dollar (rund 198 Milliarden CZK) entsteht, und plant eine weitere in Deutschland. Taiwan, wo sich die meisten Fabriken befinden, ist Risiken wie Erdbeben ausgesetzt – im April brachte ein Beben der Stärke 7,4 die Produktion zum Stillstand, doch TSMC verfügt über Schutzsysteme, einschließlich Erdbebenwarnungen.
2-nm-Chips und der KI-Boom
Künstliche Intelligenz erlebt ein enormes Wachstum. Laut Gartner werden die weltweiten Investitionen im Jahr 2026 mehr als 2 Billionen Dollar betragen. TSMC wurde 1987 von Morris Chang gegründet, der am MIT und an der Stanford University studierte, und profitiert von der Nachfrage nach Chips für KI-Werkzeuge wie ChatGPT. Das Unternehmen liefert Chips an Firmen wie Qualcomm und AMD, Konkurrenten von Nvidia, und seine Produktionskapazitäten sind auf Jahre im Voraus ausgebucht. Laut der Analystin Joanne Chiao von TrendForce befinden sich Samsung und Intel noch in der Phase der Verbesserung ihrer Ausbeute und haben nicht so viele Großkunden. Der KI-Boom wirft Fragen auf – etwa hinsichtlich der Auswirkungen auf Arbeitsplätze. McKinsey schätzt, dass bis 2030 rund 30 % der Arbeitsplätze in den USA automatisiert werden könnten. Unternehmen wie Anthropic, dessen Gründer Dario Amodei prognostiziert, dass die nächste Stufe der KI im Jahr 2026 erreicht werden und Nobelpreisträger übertreffen könnte, treiben den Fortschritt voran. OpenAI unter der Leitung von Sam Altman plant, bis 2028 eine zu Entdeckungen fähige KI zu entwickeln.
Noch kleinere Chips in Sicht
TSMC arbeitet bereits an der 1,4-nm-Technologie, deren Massenproduktion etwa 2028 beginnen soll. Samsung und Intel sind dicht dahinter. Rapidus betrachtet 2-nm-Chips als ideal für KI-Server, die zur Grundlage der digitalen Infrastruktur werden sollen, obwohl dies enorme technische Herausforderungen und Kosten mit sich bringt. Die Größe von 2 nm ist eher ein Marketingbegriff – tatsächlich geht es um die Transistordichte, wobei eine kleinere Zahl mehr Komponenten auf derselben Fläche bedeutet. Transistoren entstehen durch das Zuschneiden von Siliziumwafern, deren Bearbeitung und die Kombination mit dünnen Schichten anderer Materialien. Dies führt entweder zu kleineren Chips oder zu Chips gleicher Größe mit schnellerer Verarbeitung. TSMC begann 2023 mit der Herstellung von 3-nm-Chips und baut in der taiwanischen Stadt Taichung eine Fabrik für 1,4-nm-Chips.
Quelle: techxplore.com
