Halbleiter in der Krise

China will 2035 endgültig die führende High-Tech-Nation der Welt sein. Doch die Chipindustrie droht, zu Chinas Achillesferse zu werden.

Das Innere einer Halbleiter-Produktionsanlage
In solchen Reinräumen produzierte Halbleiter sind Mangelware. In diesem Segment hat China Nachholbedarf. © Getty Images
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Auf den Punkt gebracht

  • Globale Knappheit. Seit Beginn der Corona-Pandemie kommt es zu weltweiten Lieferengpässen in der Mikrochip-Branche.
  • Großer Aufholbedarf. China ist globaler wirtschaftlicher Vorreiter, doch seine Halbleiterindustrie bleibt unterentwickelt.
  • Spürbares Potenzial. Nicht nur das Reich der Mitte, sondern auch die USA investieren stark in die Grundlagenforschung in der Chipindustrie.
  • Führungsanspruch. Die Halbleiterindustrie ist ein Zukunftsmarkt. Auch Europa muss sich stärker auf seine technologische Hochleistungsfähigkeit konzentrieren.

Unlängst wurde der amerikanische Präsident Joe Biden wieder einmal nach seiner Einschätzung von China gefragt: Seine Antwort war prompt, unumwunden und klar: „China ist eine extreme Konkurrenz“, sagte er. Diese Ansicht teilen viele Politiker, die sich als Kenner Asiens einen Namen gemacht haben, etwa der ehemalige australische Premierminister Kevin Rudd, der sogar von einem „Ringen zwischen Leben oder Tod“ spricht und die 2020er-Jahre diesbezüglich als ein „gefährliches Jahrzehnt für die ganze Welt“ bezeichnet.

Es ist eine Rivalität, bei der es derzeit in erster Linie um einen entscheidenden technologischen Vorsprung geht. Technologische Führerschaft bedeutet auch strategische Überlegenheit, so die Überzeugung vieler Experten, die sich in manchen Bereichen sogar einen Konflikt mit militärischen Auswirkungen vorstellen können.

Hohe Nachfrage

Eine Branche gilt derzeit als besonderes wirtschaftliches Krisengebiet. Es ist die Halbleiterindustrie, die durch die Pandemie besonders gelitten hat. Die ganze Welt braucht Computer-Chips. Besonders dramatisch ist dieser Mangel in der Automobilindustrie, die aufgrund von Lieferengpässen sogar die Produktion drosseln musste. Viele elektronische Bauteile können wegen fehlender Chips derzeit gar nicht produziert werden.

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Zahlen & Fakten

Auch in China nicht. Denn über die für die Chip-Produktion notwendigen EUV-Lithographie-Maschinen wurde von Präsident Donald Trump ein US-Embargo verhängt, was eine Produktion von Chips unmöglich machte. Inzwischen haben die USA de facto Chinas Zugang zu Lizenzen für EUV-Lithographie-Maschinen über 14nm gelockert.

Um richtig zu verstehen, wie diese Situation entstanden ist, müssen wir einen Blick auf das makro- und mikroökonomische Umfeld beider Seiten, nämlich Chinas und der USA, werfen.

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Zahlen & Fakten

  • Chinas Anteil am globalen BIP steigt von 9,2 Prozent im Jahr 2010 auf 17,4 Prozent im Jahr 2020.
  • Zu Marktwechselkursen beträgt Chinas Wirtschaftsvolumen bereits 71,4 Prozent von jenem der USA.
  • Auf der Fortune-500-Liste für 2020 stehen 124 chinesische Unternehmen, während aus den USA nur 121 sind.

China ist derzeit einfach der größte Markt der Welt und auch der größte globale Zulieferer. Sowohl General Motors als auch Volkswagen verkaufen mittlerweile jedes Jahr mehr Autos in China als in ihren Heimatländern. Im Jahr 2018 betrug die Wertschöpfung des verarbeitenden Gewerbes in China mehr als vier Billionen Dollar, das sind 30 Prozent des weltweiten Volumens. Die chinesische Fertigung hat Deutschland im Jahr 2004, Japan im Jahr 2006 und die Vereinigten Staaten im Jahr 2009 überholt.

2018 war Chinas Fertigungsindustrie bezogen auf die Wertschöpfung fast doppelt so groß wie die der der Vereinigten Staaten. Heute ist die chinesische Fertigungsindustrie so groß wie die der USA, Japans und Deutschlands zusammen.

Investitionen in Forschung

Betrachtet man die Rangliste der R&D-Ausgaben, also der Ausgaben für Forschung und Entwicklung, die von den Unternehmen getätigt werden, so liegen die USA in Bezug auf die gesamten R&D-Ausgaben im Jahr 2019 mit 347,7 Milliarden Euro an erster Stelle, China mit 118,8 Milliarden Euro an zweiter Stelle, Japan mit 114,9 Milliarden Euro an dritter und Deutschland mit 86,6 Milliarden Euro an vierter Stelle. Die Wachstumsrate der R&D-Ausgaben im Jahr 2019 ist in China mit 21 Prozent höher als die jeder seiner Konkurrenten.

Laut der Weltorganisation für geistiges Eigentum (WIPO) hat China seinen Vorsprung gegenüber den Vereinigten Staaten in Bezug auf den Indikator für technologische Innovationen im Jahr 2020 deutlich ausgebaut, nachdem es die Vereinigten Staaten 2019 als weltweit führenden Anmelder internationaler Patente überholt hat.

China führte die Liste mit 68.720 Patentanmeldungen im vergangenen Jahr an, ein Anstieg von 16 Prozent gegenüber 2019. Die USA erreichten nur 59.230 Patente. Nichtsdestotrotz ist zu beachten, dass es drei Kategorien von Patenten gibt: Erfindung, Gebrauchsmuster und Design, und die erste Kategorie ist schwieriger und wertvoller als die zweite und dritte Kategorie. Die meisten Patente in China fallen in die beiden letztgenannten Kategorien.

Viele Patente, wenig Chips

Die USA hinken auch in der 5G-Technologie hinterher. Chinas Huawei etwa gewann das Patent-Wettrennen der Konzerne das vierte Jahr in Folge und reichte im vergangenen Jahr 5.464 PCT-Patentanmeldungen laut „Patent Cooperation Treaty“ ein, gefolgt vom südkoreanischen Tech-Giganten Samsung, der es auf 3.093 brachte.

Darüber hinaus hat China laut einem Bericht der Stanford University die Vereinigten Staaten in Bezug auf Zitationen in KI-bezogenen Fachzeitschriften überholt. Dementsprechend wird China bis Ende 2020 landesweit 690.000 5G-Basisstationen in Betrieb haben, verglichen mit 50.000 in den Vereinigten Staaten.

Chinas fatale Schwäche ist die Halbleiterindustrie, und dieses Problem wird auch in den nächsten fünf bis zehn Jahren bestehen bleiben. Das lässt sich an der Chip-Herstellung ablesen. Chinas Chipmarkt machte im Jahr 2020 143,4 Milliarden Dollar aus, ein Plus von neun Prozent im Vergleich zum Vorjahr und ist damit der größte Chipmarkt der Welt.

Von den in China produzierten Chips werden 60 Prozent (86 Milliarden Dollar) ins Ausland exportiert, und zwar integriert in elektronische Geräte, weitere 40 Prozent (57,4 Milliarden Dollar) werden lokal verkauft. Prognosen sagen, dass der Weltmarkt im Jahr 2020 zirka 395,7 Milliarden betragen wird, wobei China einen Anteil von 36,24 Prozent haben wird. Aber insgesamt ist Chinas Chipindustrie immer noch schwach: Lokale Chiphersteller auf dem chinesischen Festland produzierten im Jahr 2020 insgesamt nur Chips im Wert von 8,3 Milliarden Dollar, was nur 5,9 Prozent der eigenen Nachfrage des chinesischen Marktes und nur 2,1 Prozent des globalen Marktes entspricht.

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Zahlen & Fakten

Arbeitskraft ankurbeln

In Bezug auf die R&D-Kapazitäten wird geschätzt, dass Chinas gesamte R&D-Beschäftigtenzahl bei 4,18 Millionen liegt, was den ersten Platz in der Welt bedeutet. China ist auch die Nummer eins, wenn es um die Anzahl der Absolventen in Wissenschaft und Technologie geht.

In anderer Hinsicht sind die USA jedoch führend. Es gibt etwa 2.000 Top-Naturwissenschaftler auf der Welt, von denen sich fast 850 in den USA und nur etwa 260 in China befinden. Gleichzeitig ziehen die USA die Talente und herausragenden Studenten der Welt an. China kann da nicht mithalten.

Deshalb war „blockieren“ unter Trump auch die Hauptstrategie. Im Sinne der nationalen Sicherheit wurde etwa das Gesetz zur Reform der Exportkontrolle verabschiedet. Zudem wurden insgesamt 14 verschiedene Arten von Blockaden für kritische Technologien geschaffen. Darüberhinaus werden ausländischer Investitionen in den USA einem Screening unterzogen. Der Fokus liegt auf den 27 sensiblen High-Tech-Branchen, amerikanische Unternehmen dürfen nicht von chinesischen High-Tech-Unternehmen übernommen werden.

Die Folge: 2018 wurden die Visa für chinesische Studenten in den USA eingeschränkt. Chinesische Studierende durften nicht mehr Robotik, Mathematik, Luft- und Raumfahrt und andere sensible Naturwissenschaften und Technologien in den USA studieren.

Wettbewerb forcieren

Die Biden-Administration hat Trumps Blockade-Strategie weitgehend übernommen. Im Gegensatz zu Trump legt Biden mehr Wert auf die Stärkung der eigenen technologischen Kapazität und die Verbesserung der Wettbewerbsfähigkeit.

Auch was den Mangel an Chips betrifft, hat Bidens Regierung zwei Probleme gelöst. Zum einen baut man die Chip-Produktionskapazitäten überall anders – nur nicht in China – aus. Biden hat begonnen, mit Taiwan, Japan und Südkorea über Allianzen zu sprechen, um bei den Lieferketten „weniger abhängig von China zu sein.“ Zum anderen erhöht man die Produktionsmenge in den USA.

Eine Sorge in Washington ist allerdings auch eine zu große Abhängigkeit von Taiwan. Sollte China Taiwan eines Tages annektieren, wird es auch dessen gewaltige High-Tech-Produktion übernehmen. Selbst wenn China Taiwan nicht angreift, ist das auch problematisch für die USA, die fast 90 Prozent aller integrierten Schaltkreise aus Ostasien beziehen.

Deshalb ermutigen die Vereinigten Staaten Taiwans TSMC-Gruppe, ein Werk in Arizona zu errichten. Diese Wiederbelebung der Halbleiterindustrie wird mit einer Investition von zwölf Milliarden Dollar unterstützt. Und Biden stärkt auch die Chip-Produktion in den USA, indem er Förderungen von bis zu 37 Milliarden Dollar auslobt. Diesem Plan zufolge werden Innovation und Technologie bis 2035 höchste Priorität haben. So wurden beispielsweise vier große Nationale Wissenschaftszentren und eine Reihe von nationalen Laboratorien in Bereichen wie Quanteninformation, Photonik, Mikro-Nanoelektronik und Künstliche Intelligenz ins Leben gerufen.

Know-how abziehen

China wird seine Bemühungen verstärken, Talente aus der ganzen Welt, insbesondere aus Taiwan, abzuwerben, es geht darum, technische Expertise im Halbleiter-Bereich zu vergrößern. Parallel dazu versucht man Know-how aus dem Westen, besonders aus den USA, zu lukrieren.

Das alles macht Präsident Biden Kopfschmerzen. Das Verbot des Exportes von amerikanischen Chips nach China hat an zu einem beachtlichen Verlust in der eigenen Halbleiterindustrie geführt, die Industrie forderte Lockerungen der Embargos. Es könnte sein, dass Washington seine Halbleiterindustrie beschwichtigt, indem es Teile des Produktexportes nach China liberalisiert wird.

Doch das birgt wiederum die Gefahr, die Chipherstellung in China voranzutreiben. Daher werden sich die USA um Länder wie Indien als Partner bemühen und sie überreden, für den chinesischen Markt einzuspringen. Dies könnte allerdings noch Jahrzehnte dauern.

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Conclusio

Trotz der erstaunlichen Schwäche im Bereich Halbleiter, ist China dabei, durch Forschung und Entwicklung ganz an die Spitze der globalen Innovationleader zu gelangen. Wenn China nicht nur die Produktion und die Lieferketten, sondern auch das Know-how kontrolliert, entstehen bislang unterschätzte Abhängigkeiten für Europa, aber auch für die im Bereich Forschung führenden USA. Die Problematik bei der Halbleiterindustrie zeigt exemplarisch die schon bestehende Schieflage und die sich abzeichnende Neuordnung zugunsten Chinas. Europa im Speziellen täte gut daran, sein technologisches Potenzial zu nutzen, um die Abhängigkeit sowohl von den USA als auch von China bei Schlüsseltechnologien zu reduzieren.