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Intel träumt vom goldenen Halbleiter-Zeitalter


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Computerwoche - epaper ⋅ Ausgabe 10/2022 vom 04.03.2022

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Intel-CEO Pat Gelsinger steckt Milliarden in den Bau neuer Chipfabriken ? auch in Deutschland. Kurz vor Redaktionsschluss verdichteten sich die Gerüchte, wonach Intel in der Nähe von Magdeburg einen neuen Halbleiterkomplex errichten will ? auch mit Subventionsunterstützung seitens des Bundes.

Seit Anfang 2021 hält Pat Gelsinger die Schalthebel bei Intel in der Hand. Nun wird allerdings immer deutlicher, dass es noch einige Jahre dauern dürfte, bis der weltgrößte Halbleiterhersteller zurück zu alter Stärke finden wird. Strategische Fehler der Gelsinger-Vorgänger sowie Verspätungen in der Produktion innovativer Produkte haben am Image des Branchenprimus gekratzt. Konkurrent AMD hat aufgeholt, gerade im so wichtigen, weil margenträchtigen Geschäft mit Server-CPUs, und die großen Auftragsfertiger aus Fernost haben mittlerweile in Sachen Halbleiterproduktions-Technik die Nase vorn.

Gelsinger muss also zuerst Intels Chipfertigung konkurrenzfähig aufstellen. Dafür dürften in den kommenden Jahren Investitionen in Höhe eines dreistelligen Milliarden Dollar-Betrags fällig werden. Erst Ende Januar kündigte der Intel-Chef an, 20 Milliarden Dollar in den Bau neuer Werke im US-Bundesstaat Ohio investieren zu wollen. Weitere 80 Milliarden Dollar könnten folgen. Das wird auch davon abhängen, ob die erhoffte Unterstützung seitens der US-Regierung kommt. US-Präsident Joe Biden hatte zwar angekündigt, die Halbleiterfertigung wieder verstärkt in die USA zurückholen zu wollen. Doch diese Pläne könnten in den politischen Scharmützeln zwischen dem Weißen Haus, dem Senat und dem Kongress zerrieben werden.

EU verfolgt eigene Halbleiterpläne

Auch hinter Intels Europa-Plänen steht ein großes Fragezeichen. Gelsinger hatte im vergangenen Jahr angekündigt, auch diesseits des Atlantiks Milliardenbeträge in den Bau neuer Chipfabriken stecken zu wollen. Eigentlich wollte der Konzern schon längst konkrete Vorhaben angestoßen haben. Doch die Projekte stocken. Das kann daran liegen, dass die von Intel geforderten Subventionen nicht so recht fließen wollen. Außerdem hat auch die EU ein Programm aufgelegt, um die eigene europäische Halbleiterfertigung wieder salonfähig zu machen. Dieses Vorhaben gemeinsam mit einem US-Konzern anzugehen, passt nicht recht in die Brüsseler Strategie.

Gelsinger will sich von den Verzögerungen aber nicht bange machen lassen und plädiert für eine global besser ausbalancierte Halbleiterproduktion. Mitte Februar 2022 skizzierte der Intel-Chef anlässlich eines Analystentreffens, wie er den Konzern umbauen und neu aufstellen möchte. Die Frage der Fertigungskapazitäten spielt dabei eine zentrale Rolle.

Feuerwerk an neuen Produkten

Derzeit kämen mehr als drei Viertel aller weltweit produzierten Chips aus Asien, berichteten die Intel-Verantwortlichen unter Berufung auf eine Studie der Boston Consulting Group (BCG). Das werde sich in den kommenden Jahren ändern. Bis 2030 soll dieser Anteil laut Intel auf etwa die Hälfte zurückgehen. Europa und die USA würden ihre Weltmarktanteile bis dahin mehr als verdoppeln – Europa von neun auf 20 Prozent, die USA von zwölf auf 30 Prozent.

„Diese Chips sind ein Wunder der Innovation, die einen Großteil unseres modernen Lebens ermöglichen. Wir müssen sicherstellen, dass die Lieferketten sicher und zuverlässig sind“, zitiert Intel US-Präsident Biden. Auch die EU glaubt Intel an seiner Seite zu wissen und beruft sich auf Kommissionspräsidentin Ursula von der Leyen, die gesagt hatte: „Ziel ist es, gemeinsam ein europäisches Chip-Ökosystem auf dem neuesten Stand der Technik zu schaffen, einschließlich Produktion. Das sichert unsere Versorgungssicherheit und erschließt neue Märkte für europäische Technologie.“ Den Namen Intel nennt die Politikerin allerdings nicht.

Um Investoren und Finanzmärkte für sich zu gewinnen, verspricht Gelsinger für die kommenden Jahre ein regelrechtes Feuerwerk an neuen Produkten. Dafür sollen neue Fertigungstechniken zum Einsatz kommen. Intel zufolge gehe es dabei nicht mehr allein um Strukturbreiten der Leiterbahnen. In der Vergangenheit lieferten sich die Hersteller ein Wettrennen, diese immer feiner herauszuarbeiten, um mehr Leistung auf weniger Platz unterzubringen und gleichzeitig für eine bessere Energieeffizienz zu sorgen. In diesem Rennen war Intel zuletzt ins Hintertreffen geraten. Während die Konkurrenz ihre Chips längst im 7-Nanometer-Verfahren fertigte, blieb Intel bei 10 Nanometern (nm). Feinere Fertigungstechniken verzögerten sich immer wieder.

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McKinsey geht davon aus, dass die Chip-Engpässe auch 2022 weiter anhalten werden. Die Wartezeit für einzelne Chips sei mit aktuell teils mehr als 20 Wochen so lang wie noch nie. Erst 2023 würden Angebot und Nachfrage wegen dann zusätzlicher Produktionskapazitäten wieder stärker ins Gleichgewicht kommen.

Vorstoß in den Angström-Bereich

Nun verabschiedet sich Intel aus diesem Wettbewerb und führt eine eigene Nomenklatur ein, um seine Fortschritte zu dokumentieren. Mit „Intel 7“, „Intel 4“ und „Intel 3“ sollen bis Mitte des Jahrzehnts sukzessive neue Verfahren eingeführt werden. Bei Intel 7 setzt der Hersteller auf sogenannte FinFET-Transistor-Optimierungen im 10-nm SuperFin-Verfahren. Die nächsten Xeon-Prozessoren der „Sapphire Rapids“-Generation sollen noch im ersten Quartal 2022 damit in Produktion gehen. Intel 4 nutzt die EUV-Lithografie, um mit ultrakurzwelligem Licht besonders kleine Strukturen zu drucken. Der Anbieter verspricht sich davon eine Leistungssteigerung von zirka 20 Prozent pro Watt. Das Verfahren soll in der zweiten Jahreshälfte 2022 produktionsbereit sein, unter anderem für die PC-Prozessoren „Meteor Lake“ und „Granite-Rapids“-Xeons für Server. Mit Intel 3 sollen FinFET-Technologie und EUV weiter optimiert werden. Der Hersteller erwartet eine Leistungssteigerung von etwa 18 Prozent pro Watt gegenüber Intel 4. Das Verfahren soll ab der zweiten Jahreshälfte 2023 in Produktion gehen.

Ab 2024/25 will der Halbleiterhersteller mit „Intel 20A“ und „Intel 18A“ die sogenannte Angström-Ära einläuten. Dabei sollen neue Technologien die Leistung weiter verbessern. RibbonFET, Intels Implementierung eines Gate-All-Around-Transistors, soll die Transistor-Schaltgeschwindigkeiten erhöhen. Mit einer neuen rückseitigen Stromversorgung namens „PowerVia“ soll die Signalübertragung optimiert werden, indem sie das Power-Routing auf der Vorderseite des Wafers überflüssig macht.

Neben dem klassischen CPU-Geschäft für PCs und Server will Intel künftig auch in anderen Bereichen Fuß fassen. Im laufenden Jahr will der Hersteller mehr als vier Millionen seiner neuen Grafikkarten „Intel Arc“ ausliefern. Noch im ersten Quartal dieses Jahres würden verschiedene OEMs Notebooks mit Intel Arc GPUs mit dem Codenamen „Alchemist“ auf den Markt bringen, hieß es. Ab dem zweiten Quartal folgen Add-in-Karten für Desktops, ab dem dritten Quartal auch für Workstations. Außerdem habe bereits die Arbeit an der kommenden „Celestial“-Generation begonnen.

Mit Ponte Vecchio gegen Nvidia

Im Supercomputing-Segment will Intel den Marktführer Nvidia angreifen. Nvidia liegt vor allem mit seinen Grafik-Beschleunigerkarten weit in Front. Hier will Intel noch im laufenden Jahr Ponte-Vecchio-GPUs für sein Aurora-Supercomputing-Programm ausliefern und damit gegen Nvidia antreten. Geplant sind außerdem Sapphire-Rapids-Xeons mit High-Bandwidth Memory (HBM). Diese Chips würden Anwendungen eine deutlich höhere Speicherbandbreite bieten, verspricht der Hersteller. Mit „Falcon Shores“ kündigte Intel zudem eine neue Architektur an, die x86-und Xe-GPUs in einem einzigen Sockel zusammenführen soll. Sie ist für das Jahr 2024 geplant und soll in den Bereichen Leistung pro Watt, Rechendichte, Speicherkapazität und Bandbreitenverbesserung um den Faktor fünf besser sein als die Vorgängerarchitekturen.

Intel fasst die zuletzt genannten Segmente inklusive seiner Custom Compute Group in der Unternehmenseinheit Accelerated Computing Systems und Graphics (AGX) zusammen. 2022 hofft der Hersteller mit Produkten aus diesem Bereich eine Milliarde Dollar einzunehmen. 2026 sollen es dann bereits zehn Milliarden Dollar sein.

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Ob der Plan aufgeht, wird auch davon abhängen, ob es Intel gelingt, seine Fertigung in Gang zu bekommen. Dabei geht es längst nicht mehr nur um Volumen. Chips müssen heute vielmehr an spezielle Aufgaben angepasst werden, beispielsweise für Workloads in den Bereichen künstliche Intelligenz und Aufgaben rund um das autonome Fahren im Automotive-Sektor. Cloud-Hyperscaler wie Amazon Web Services (AWS) designen sogar eigene Chips für ihre Rechenzentren, um bestimmte Rechen-Workloads möglichst effizient abzuwickeln.

Intel kauft für seine Foundry-Services zu

An dieser Stelle will sich der Konzern mit seinen Intel Foundry Services (IFS) in Position bringen. Dafür hat Intel beispielsweise eine Automotive-Gruppe ins Leben gerufen, die Automobilherstellern verschiedene Komplettlösungen bieten soll. Dazu gehört eine offene Automotive-Compute-Plattform, auf der gemeinsam mit Automobilherstellern Anwendungen und Lösungen entwickelt werden sollen, zum Beispiel Chiplet-basierte Bausteine, um den Compute-Bedarf von Fahrzeugen der nächsten Generation zu erfüllen.

Um seine IFS-Sparte zu stärken, nimmt Intel viel Geld in die Hand. Mitte Februar wurde angekündigt, Tower Semiconductor für 5,4 Milliarden Dollar zu übernehmen. Ziel dabei ist es, sich auch als Auftragsfertiger besser zu positionieren. Tower Semiconductor betreibt in Israel, Italien, Japan sowie den USA mehrere Werke für 150-Millimeter-und 200-Millimeter-Wafer, während Intel selbst ausschließlich 300-Millimeter-Wafer verarbeitet. Darüber hinaus ist der Halbleiterproduzent aus Israel auf analoge Chips spezialisiert, die in der Automobil-, Mobilfunk-, Medizin-und Luftfahrtindustrie eingesetzt werden.

Aber auch die Konkurrenz schläft nicht. Kurz bevor Intel die Übernahme von Tower Semiconductor bekannt gab, meldete AMD, dass die Kartellbehörden die Akquisition von Xilinx abgenickt hätten. Mit 35 Milliarden Dollar ist es der mit Abstand größte Deal der Firmengeschichte. Wie Intel will auch AMD mit der Übernahme sein Geschäftsfeld verbreitern. Xilinx entwickelt programmierbare Logikchips, die unter anderem in 5G-Basisstationen, autonom fahrenden Autos, KI-Beschleunigern und in der Raumfahrt zum Einsatz kommen. Das erhöht auch den Druck auf Intel.

Gelsingers Rechnung könnte dennoch aufgehen, selbst wenn es noch einige Jahre dauern wird, bis Intel wieder so richtig in Fahrt kommen dürfte. Im vergangenen Geschäftsjahr 2021 erwirtschaftete der Chiphersteller einen Umsatz von 79 Milliarden Dollar, gerade einmal ein Prozent mehr als im Vorjahr (77,9 Milliarden Dollar). Der Gewinn schrumpfte um fünf Prozent von 20,9 auf 19,9 Milliarden Dollar.

Das irritiert angesichts der derzeitigen Marktsituation, in der fast alle Branchen darüber jammern, zu wenige Chips und Halbleiter zu bekommen. Gerade im Automobilsektor mussten deshalb zuletzt sogar ganze Produktionsstraßen abgeschaltet werden.

Gelsinger bleibt zuversichtlich und spricht von einem „neuen goldenen Zeitalter der Halbleiter“, da die Nachfrage nach Rechenleistung weiter steigt. Chips bildeten das Rückgrat der Weltwirtschaft und seien für das Leben in der „neuen Normalität“ unerlässlich. Allerdings geht auch Gelsinger davon aus, dass es einige Jahre dauern wird, bis die Geschäfte wieder mehr Fahrt aufnehmen. Bis Mitte der laufenden Dekade würden die Wachstumsraten im einstelligen Prozentbereich verharren, so seine Prognose. Ab 2025 seien dann wieder zweistellige Steigerungsraten zu erwarten.

Wachstumsjahrzehnt für Halbleiterhersteller

Analysten bestätigen den Intel-Chef. „Die weltweite Halbleiterindustrie steht vor einem Wachstumsjahrzehnt und kann bis 2030 zu einer Billionen-Dollar-Branche werden“, sagen die Branchenbeobachter von McKinsey. Der Umsatz der Branche habe 2021 weltweit bei 600 Milliarden Dollar gelegen und könnte in diesem Jahrzehnt um jährlich sechs bis acht Prozent wachsen. Damit würde die Schallmauer von einer Billion Dollar 2030 durchbrochen.

Der Großteil des Branchenwachstums resultiert McKinsey zufolge aus drei besonders boomenden Bereichen: Halbleiter für die Autoindustrie, Computing und Datenspeicher sowie Chips für drahtlose Kommunikation. „Den stärksten Zuwachs mit jährlich 13 bis 15 Prozent erwarten wir bei Chips für das Auto – der Markthochlauf der Elektrofahrzeuge mit ihrem größeren Bedarf für Steuerungselektronik sowie das hoch-und vollautomatisierte Fahren sind hier die wesentlichen Gründe“, sagte Ondrej Burkacky, Leiter der globalen Halbleiterberatung bei McKinsey.

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