Hannover. Ohne Mikrochips läuft fast nichts mehr zusammen. Prof. Wolfgang Nebel erklärt das politische und ökonomische Gewicht der kleinen Teile.
Ohne Mikrochips läuft fast nichts mehr zusammen. Außer Messer und Gabel vielleicht. Eine wichtige, aber bisher kaum beachtete Schnittstelle in der Wertschöpfungskette und zwischen Industrie und Wissenschaft ist das edacentrum Deutschland in Hannover. Prof. Wolfgang Nebel ist seit neun Jahren der Vorstandsvorsitzende dieses eingetragenen Vereins. In seinem ersten großen Interview spricht er in Standort38 über winzige Teile, die ein schnell größer werdendes ökonomisches und politisches Gewicht haben. Und er erinnert sich, was in seiner eigenen Studienzeit die brandheißen Themen der Elektrotechnik waren.
Herr Prof. Nebel, die Firma Neurolink von Elon Musk hat einem Mann im Januar einen Gehirnchip implantiert. Werden wir uns bald alle zur Selbstoptimierung oder zu medizinischen Zwecken einen Mikrochip im Kopf einpflanzen lassen?
Bei „alle“ bin ich skeptisch. Ich glaube, dass die Angst vor dem Kontrollverlust extrem groß ist. Ich persönlich wäre jedenfalls sehr misstrauisch. Das Risiko, dass man manipuliert wird – von wem auch immer – ist einfach da. Andererseits: In einem medizinischen Notfall würde ich mir so etwas nur dann einbauen lassen, wenn ich die Funktion und die Effekte nachvollziehen kann.
Vor ein paar Jahren war das alles noch Science Fiction.
Inzwischen sind wir so weit, dass wir biologische und elektronische Systeme im Prinzip verschmelzen können. Es gibt Implantate, die das Hörvermögen insbesondere bei Kleinstkindern durch eine Stimulation im Gehirn verbessern können. Und wenn man sich überlegt, dass Schwerstbehinderte, die sich überhaupt nicht bewegen können, bereits heute über Gehirntätigkeiten kommunizieren können, ist das schon ein echter Fortschritt.
Die Anwendungsmöglichkeiten der Chip-Technologie werden laut edacentrum eine zentrale Rolle in der Medizin spielen – etwa als Mini-Kapseln in der Endoskopie.
Ja, das ist ein Bereich, der sich durchsetzen wird. Bei bildgebenden Verfahren wie der Kapsel-Endoskopie, aber auch in der Verabreichung von Medizin an der richtigen Stelle im Körper, sind Chips sehr hilfreich. Oder als Iris-Implantat, um die Sehkraft wiederherzustellen. Meine Fantasie reicht auch so weit, dass wir mit Chips die Stimulation bestimmter Gehirnregionen bei Alzheimer oder Demenz erreichen.
Und in welchen Bereichen werden Mikrochips wichtig werden, wo sie es bisher kaum sind?
Ehrlich gesagt kann ich mir kaum ein Gerät oder Anwendungen vorstellen, bei denen Mikrochips keine Rolle spielen werden. Außer Messer und Gabel vielleicht.
Also keine smarten Esswerkzeuge in Sicht?
(lacht) Warum eigentlich nicht? Aber es gibt Bereiche, in denen Mikrochips noch wesentlich wichtiger werden als heute.
Zum Beispiel?
Im Automotive-Bereich. Hier werden wir noch viel stärker auf Chips setzen müssen. Es ist ja nicht nur der Wechsel zur Elektromobilität und zum automatisierten Fahren, sondern es findet ein ganzer Kulturwandel im Auto statt, der ehrlicherweise von China sehr stark gepusht wurde.
„Ohne Mikrochips können Sie als Industriestandort praktisch einpacken.“
Kein „Vorsprung durch Technik“ mehr für uns in Deutschland?
Es ist nicht mehr wie früher, als ein hervorragendes Getriebe oder ein hochentwickelter Motor den Vorteil im Wettbewerb sicherte. Wichtiger werden neben der Qualitätsanmutung zunehmend andere Aspekte des Fahrerlebnisses, wie das Ambiente im Auto, die Kommunikationsmöglichkeiten, das Entertainment, also die ganze Elektronik und Vernetzung. Wettbewerber aus anderen Ländern haben gesagt: Wir fangen mal ganz neu an und denken das Auto als fahrenden Computer.
Mit Tesla als Pionier?
Elon Musk war sicherlich einer der ersten, der das konsequent durchgezogen hat und auch der erste, der jetzt als Automobilhersteller in großem Stil eigene Chips entwickelt – um sich in dieser Hinsicht einfach zu unterscheiden, effizienter und langfristig auch billiger zu sein. Wenn früher die Motorenentwicklung das Kerndifferenzierungsmerkmal war, ist es heute neben der Batterietechnologie die Elektronik. Also schon „Vorsprung durch Technik“, aber eben eine neue Technik.
Hierzulande werden mit solchen Entwicklungen klassischerweise Bosch oder Continental beauftragt. Entsteht ein neuer Druck auf die Automobilhersteller, diese Komponenten selbst herzustellen?
Ich denke schon, dass es ein strategischer Wettbewerbsvorteil und Differenzierungsmerkmal ist, wenn man das kann. Insofern ist die Volkswagen AG mit der Gründung von CARIAD auf einem guten Weg. Auch wenn es sehr anspruchsvoll ist, das aus einem Konzern mit vielen eigenen Marken heraus zu machen, die sich in der Vergangenheit ziemlich differenziert aufgestellt haben.
Wird es allein bei Software bleiben?
Meine Prognose ist, dass Automobilhersteller bald auch eigene Hardware, sprich Chips, entwickeln werden. Allein die für dieses Jahrzehnt erwartete Verdoppelung des Wertanteils von Chips im Auto sollte Anlass sein, deren Entwicklung als Kernkompetenz und zur Kompensation der geringeren Bedeutung der Verbrennungsmotoren aufzubauen. Denn Software läuft nun mal auf Hardware, und wenn die Software die primären Produktmerkmale des Autos definiert, funktioniert das nur dann optimal und bei größeren Serien am kosteneffizientesten, wenn Hard- und Software optimal aufeinander abgestimmt sind. Apple macht es bei seinen Produkten vor. Die neue Chiplet-Technologie bietet hier ganz neue Chancen, Kosten, Entwicklungsaufwand und Differenzierung unter einen Hut zu bringen.
Was den Bedarf an Mikrochips in die Höhe treiben wird.
Deshalb bin ich so glücklich darüber, dass Intel jetzt in Magdeburg investiert und dort mit Unterstützung vom Bund die Chipfabrik baut. Direkt vor unserer Tür.
Denn ohne Chips kein Technologiestandort?
Ohne Mikrochips können Sie als Industriestandort praktisch einpacken. Wenn man sich die Entwicklung der Mobiltelefone ansieht oder fast aller anderen Geräte, erkennt man das: Die Hardware wurde immer leistungsfähiger, ohne mehr Strom zu verbrauchen. Dank Chips mit immer höherer Rechenleistung. Und die technologische Entwicklung der Chips ermöglicht es, dass entsprechend anspruchsvollere Software geschrieben werden kann für neue Produkte.
Das Leibniz-Institut für Wirtschaftsforschung kritisiert am Beispiel der Intel-Subventionen aber, es würden Milliarden in eine veraltete Technologie gesteckt.
Das kann ich nicht nachvollziehen. Intel plant in Magdeburg meines Wissens nicht mit der aktuellen Nanometer-Benchmark, sondern mit einer neuen Technologie. Außerdem wird Intel auch Auftragsfertigungen übernehmen, ähnlich wie TSMC in Taiwan. Drittens soll dort an der neuen Chiplet-Technologie geforscht werden, die etwa für Anwendungen in der Automobilindustrie aber auch der Industrieautomatisierung – eine deutsche Spezialität – große Fortschritte bringen könnte. Darin sehe ich riesige Chancen.
Wie wichtig ist es für Deutschland, eigene Produktionskapazitäten für Mikrochips aufzubauen? Es geht strategisch um Technologieführerschaft in zivil-industriellen Bereichen, wir müssen aber auch über militärische Anwendungen sprechen.
Die zentrale Frage ist doch: Wie können wir die Versorgung unserer aktuellen und zukünftigen Industrien in Deutschland angesichts drohender globaler nationalistischer Tendenzen mit Chips sicherstellen. Eine Autarkie werden wir auf diesem Gebiet in Deutschland nicht erreichen. Und die wäre auch nicht sinnvoll. Dazu fehlen uns insbesondere die Entwickler. Beim nötigen Material, etwa Silizium, sind wir ebenfalls auf andere angewiesen – zum Beispiel China. Bei der Produktion sind wir größtenteils auch von zwei, drei Firmen abhängig, und die sitzen in den USA, Südkorea und Taiwan. Abgesehen davon brauchen wir in Europa schon heute doppelt so viele Chips, wie wir selbst herstellen. Es geht also darum Chipdesign als Beruf ins richtige Licht zu rücken und das enorme Gestaltungspotenzial aufzuzeigen. Es gilt auch, in Europa Kapazitäten und Kompetenzen aufzubauen, die uns zu einem Partner machen, an dem auch in einer sich zunehmend deglobalisierenden Welt niemand vorbei gehen kann. Und hierbei helfen die neuen Produktionskapazitäten sehr, denn sie werden Keimzellen ganz neu entstehender Ökosysteme und insbesondere attraktive Partner für Start-Ups sein.
„Was tun wir, wenn China 2027 wie angekündigt Taiwan eingliedern will?“
Und der Bedarf wird sicher steigen.
Er wird sich in den nächsten sechs, sieben Jahren noch weiter verdoppeln, wenn wir die Energiewende und die Integration von KI schaffen und auch den Rüstungsbereich miteinbeziehen wollen. Es ist wichtig, auf diesem Gebiet unabhängiger zu werden, um bessere Verhandlungspositionen zu haben. Denn was tun wir, wenn Chinas Parteiführung 2027, wie angekündigt, Taiwan wenn nötig auch militärisch eingliedern will? Rund 90 Prozent aller Höchstleistungschips auf der Welt werden von TSMC in Taiwan gefertigt.
Der niedersächsische Wirtschaftsminister Olaf Lies sagte in Standort38: „Manche Debatte, die Deutschland am Abgrund sieht, ist völlig realitätsfern.“ Trifft das zu?
Um die Potenziale mache ich mir keine Sorgen. Die Halbleiterforschung zum Beispiel ist gut aufgestellt und die Industrie ziemlich gesund. Aber die politischen Rahmenbedingungen bremsen. Vor allem die Langsamkeit der Entscheidungsfindung und die Bürokratie mit ihren vielen Auflagen spielt bei uns eine hemmende und sehr kostspielige Rolle.
Können wir das Level noch halten?
Wenn die anderen schneller voranschreiten, dann fällt man zurück. Grundsätzlich meine ich aber, dass wir vom Know-How, von der Qualität der Forschung in Deutschland her weiterhin ganz oben mitspielen können. Im Bereich der Mikrochips ziehen der Bund, einige Bundesländer und viele andere Akteure an einem Strang. Das ist ein positives Zeichen, man hat die Lage erkannt.
Welche Rolle in der Wertschöpfungskette spielt das edacentrum Deutschland?
Unsere Aufgabe ist es, die Halbleiterindustrie, die EDA-Industrie, also die Firmen, die die Software zur Chipentwicklung herstellen, die Chips-Anwenders, und die Wissenschaft zusammenzubringen. Dazu arbeiten wir eng mit führenden Unternehmen wie zum Beispiel Bosch, Infineon oder Volkswagen zusammen, auch mit Einrichtungen wie Instituten der Fraunhofer-Gesellschaft. Gemeinsam erstellen wir Positionspapiere und Roadmaps über Forschungsbedarfe der nächsten Jahre.
…die offenbar auch in Ministerien gelesen werden.
Wir beraten das Bundesforschungsministerium zu Themen, von denen wir glauben, dass sie strategisch Aufmerksamkeit brauchen. Seit November koordinieren wir zudem das vom Bund gegründete Netzwerk Chipdesign Germany – DAS Netzwerk. Dabei geht es um die zügigere Ausbildung von Chipdesignern, die Vernetzung der vielen nationalen und internationalen Aktivitäten zum Chipdesign und eine offene Forschungsmöglichkeit insbesondere für kleinere Unternehmen, die von der Forschungsfabrik Mikroelektronik Deutschland bereitgestellt wird.
Welche Entwicklungen werden in diesem und im kommenden Jahr wichtig?
Ich halte drei Bereiche für sehr dynamisch: Einmal die Chiplet-Technologie, für die wir ein Ökosystem brauchen. Vor dem Hintergrund von 2027 könnte das entscheidend sein. Open Source Hardware wird ein weiteres Thema sein, insbesondere in der Ausbildung und Forschung, etwa RISC-V, die es Studierenden aber auch Unternehmen erlaubt, Mikroprozessoren zu entwerfen, weiterzuentwickeln und herstellen zu lassen. Und zuletzt wird es eine Herausforderung, KI in zahlreichen Anwendungen, auch im Auto, nutzbar zu machen.
Spielt KI auch im Chipdesign eine Rolle?
Inzwischen schon. Nur ein erstes Beispiel: Auf einem einzigen Chip müssen viele Milliarden (!) Transistoren so zueinander angeordnet und verbunden sein, dass sie optimal miteinander kommunizieren können. Dafür gibt es Tools, deren zahlreiche Parameter von KI sehr gut eingestellt werden können. Bisher probiert ein Chipdesigner etliche Parameterkombinationen aus, eine KI könnte den Prozess schneller und damit günstiger machen.
Einmal ins Blaue gefragt: Könnte KI dafür sorgen, dass die bisher benötigten Rohstoffe für einen Mikrochip künstlich hergestellt werden könnten?
Eine interessante Frage. Wenn man in die Medizin schaut, kann KI dort bereits neue Wirkstoffe für Medikamente designen. In der Halbleiterproduktion kann ich es mir grundsätzlich auch vorstellen. KI könnte hier helfen, neue Materialkonstellationen zu finden und dadurch kritische Materialien zu ersetzen, gerade vor dem Hintergrund geopolitischer Konflikte.
Könnten diese Konflikte die Zukunft der digitalen Welt bedrohen?
Das Risiko ist da. Konflikte oder gegenseitige Wirtschaftssanktionen könnten dazu führen, dass wir von bestimmten Märkten abgeschnitten werden oder extrem hohe Preise zahlen müssen.
Herr Nebel, wir haben jetzt über Gehirnchips und Milliarden von Transistoren gesprochen – was waren denn zu Ihrer Studienzeit in den 70er Jahren die brandneuen Themen in der Elektrotechnik?
Das Faszinierendste für mich war Ende der 70er Jahre der persönliche, programmierbare Computer. Damit war eine Sehnsucht plötzlich greifbar. Etwas später, in den 80ern, wurde in den USA die Mikroelektronik demystifiziert, indem man einfache Prinzipien für den Entwurf integrierter Schaltungen, also Chips, entwickelte. Das hat zu einer deutlichen Zunahme an E-Technik-Studenten geführt. In den 90ern hat sich die deutsche Industrie aber aus dem Thema zurückgezogen, weil die Produktion in anderen Weltregionen wie Japan und Taiwan günstiger war und die Politik diese Industrie noch nicht als systemrelevant gesehen hat. Rückblickend ein großer Fehler!
Und heute fehlen uns diese Studenten.
Die jungen Menschen dafür zu begeistern, zu gestalten und sinnvolle Zukunftstechnologien zu entwickeln, das ist eine Aufgabe von Chipdesign Germany und damit auch vom edacentrum.